Bagaimana untuk Menilai Buburan Elektrod Bateri Litium-ion?

Dalam penghasilan bateri-ion litium, penyediaan buburan ialah proses pertama. Kesesuaian buburan selepas mencampurkan secara langsung mempengaruhi salutan seterusnya dan prestasi bateri akhir, dan merupakan penunjuk penting bagi kos bateri. Oleh itu, penyediaan buburan memainkan peranan penting dalam pembuatan bateri-ion litium. Penyelidikan menunjukkan bahawa taburan zarah mikroskopik yang ideal bagi elektrod bateri-ion litium dicirikan oleh serakan seragam bahan aktif tanpa penggumpalan dan serakan-lapisan nipis zarah agen konduktif yang membentuk rangkaian konduktif. Bateri ion litium-yang diperbuat daripada elektrod dengan pengedaran zarah seragam mempamerkan prestasi elektrokimia yang sangat baik dan jangka hayat yang panjang. Oleh itu, kebolehliran, kestabilan dan keseragaman buburan bateri-ion litium biasanya diuji dan dicirikan untuk menilai kesesuaiannya untuk proses salutan seterusnya dan sumbangannya kepada prestasi bahan aktif bateri.

Dalam penghasilan bateri-ion litium, penyediaan buburan ialah proses pertama. Kesesuaian buburan selepas mencampurkan secara langsung mempengaruhi salutan seterusnya dan prestasi bateri akhir, dan merupakan penunjuk penting bagi kos bateri. Oleh itu, penyediaan buburan memainkan peranan penting dalam pembuatan bateri-ion litium. Kajian telah menunjukkan bahawa taburan mikrozarah yang ideal bagi elektrod bateri-ion litium dicirikan oleh serakan seragam bahan aktif tanpa penggumpalan dan serakan-lapisan nipis zarah agen konduktif yang membentuk rangkaian konduktif. Bateri ion litium-yang diperbuat daripada elektrod dengan pengedaran zarah seragam mempamerkan prestasi elektrokimia yang sangat baik dan jangka hayat yang panjang. Oleh itu, kebolehliran, kestabilan dan keseragaman buburan bateri-ion litium biasanya diuji dan dicirikan untuk menilai kesesuaiannya untuk proses salutan seterusnya dan keberkesanannya dalam meningkatkan prestasi bahan aktif bateri.

Buburan elektrod ialah cecair bukan-Newtonian, dan terdapat dua jenis: buburan elektrod positif dan buburan elektrod negatif, yang dikelaskan kepada sistem-berasaskan minyak dan-air. Buburan yang dikacau perlu mempunyai kebolehliran, kestabilan dan keseragaman yang baik. Keadaan buburan dengan kebolehaliran berbeza ditunjukkan dalam rajah. Kelikatan yang terlalu rendah atau tinggi, pemendapan, penggumpalan, dan serakan yang tidak sekata boleh memberi kesan ketara kepada proses salutan seterusnya, menyebabkan kecacatan pada rupa makroskopik elektrod dan ketidakkonsistenan dalam struktur mikronya. Tidak seperti keperluan untuk buburan dalam industri pembuatan kertas dan salutan tradisional, keseragaman dan kestabilan buburan bateri litium akhirnya menjejaskan prestasi elektrik bateri, yang membawa kepada beberapa masalah seperti kemerosotan voltan, hayat kitaran yang berkurangan dan konsistensi bateri yang lemah. Oleh itu, pencirian dan ujian yang betul bagi buburan sebelum salutan untuk menentukan kesesuaiannya untuk pemprosesan adalah penting.

Apabila cecair mengalir, geseran dalaman berlaku antara molekul; sifat ini dipanggil kelikatan, diukur secara berangka.

Kelikatan=Tegasan Ricih / Kadar Ricih

Hubungan kefungsian antara kadar ricih dan tegasan ricih dipanggil lengkung rheologi, biasanya digunakan untuk menggambarkan variasi kelikatan buburan (cecair) dengan ciri ricih. Lengkung reologi boleh digunakan untuk membezakan jenis cecair. Bagi cecair Newtonian, hubungan antara tegasan ricih dan kadar ricih pada lengkung rheologi ialah garis lurus yang melalui asalan.

Dalam pengeluaran,viskometer putaran digitaldan rheometer biasanya digunakan untuk mengukur kelikatan dan lengkung reologi. Viskometer mudah dikendalikan, manakala rheometer boleh mengukur julat yang lebih luas dan kelikatan yang lebih{1}}lengkung kadar ricih/tegasan dan memberikan hasil yang lebih tepat. Buburan bateri, sebagai cecair bukan -Newtonian, mempamerkan pelbagai sifat reologi, termasuk penipisan ricih, viskoelastik dan thixotropy.

Kebanyakan buburan elektrod-ion litium mempamerkan ciri penipisan ricih. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, kelikatan ricih berkurangan dengan peningkatan kadar ricih. Ciri ini lebih ketara dalam buburan dengan kandungan pepejal yang tinggi. Pada kadar ricih yang lebih tinggi, daya ricih yang kuat mengganggu struktur rangkaian yang terbentuk antara bahan, menyebabkan zarah menyusun semula menjadi struktur yang lebih teratur selari dengan medan ricih, mengakibatkan penurunan kelikatan dan mencapai dataran Newtonian pada kadar ricih yang lebih tinggi.

Ciri bukan-Newtonian ini berfaedah dalam proses salutan penyediaan elektrod. Sebelum menggunakanmesin salutan elektrod, buburan diangkut dari tangki pemindahan ke ruang salutan dengan pam skru. Semasa proses ini, buburan tertakluk kepada daya ricih yang rendah dan kekal dalam keadaan kelikatan yang tinggi untuk mengekalkan kestabilannya. Apabila buburan dikeluarkan serta-merta daripada bibir kepala salutan, ia tertakluk kepada kadar ricih yang tinggi, di mana kelikatan buburan berkurangan, memastikan aliran lancar. Selepas buburan dipindahkan ke pengumpul semasa, kadar ricih berkurangan, dan ia kekal dalam keadaan kelikatan yang tinggi. Ini boleh menghalang atau mengurangkan pemendapan zarah apabila buburan tidak bergerak atau semasa proses pengeringan, memastikan ketebalan salutan yang konsisten.

Viskoelastik juga merupakan piawai rujukan penting untuk menilai sifat buburan. Ia menunjukkan hubungan antara kelikatan (cecair) dan keanjalan (pepejal) buburan; secara ringkasnya, ia mencirikan sama ada buburan itu lebih seperti cecair atau pepejal. Jika buburan bateri litium hanya likat dan tidak mempunyai keanjalan, rentetan teruk akan berlaku semasa salutan, mengakibatkan prestasi salutan yang lemah. Oleh itu, buburan bateri litium mesti mempunyai tahap keanjalan tertentu sebagai tambahan kepada kelikatan, membolehkan filamen yang pecah melantun dengan cepat semasa salutan dan memastikan salutan seragam. Jika buburan mempunyai keanjalan yang sangat tinggi atau tiada kelikatan langsung, ia menunjukkan penggumpalan teruk atau struktur seperti-pejal, menjadikan salutan mustahil.

Kelikatan biasanya diukur menggunakan rheometer. Daya ricih getaran amplitud kecil{1}, seperti imbasan amplitud dan imbasan frekuensi, digunakan untuk mengukur kelikatan buburan.

Kadar ricih terus meningkat daripada sifar kepada nilai malar, dan tegasan ricih yang sepadan direkodkan semasa proses ini. Kemudian, kadar ricih dikurangkan secara beransur-ansur kepada sifar, dan nilai tegasan ricih yang sepadan direkodkan. Lengkung tertutup kadar ricih berbanding tegasan ricih boleh diplot; lengkung ini dipanggil cincin normal thixotropic. Lebih besar kawasan cincin biasa, lebih besar prestasi thixotropic, dan sebaliknya.

Kelikatan ialah faktor penting dalam menilai kestabilan buburan bateri-ion litium. Kedua-dua kelikatan yang terlalu tinggi dan rendah memudaratkan salutan. Buburan-kelikatan tinggi kurang terdedah kepada mendap dan mempunyai kebolehserakan yang lebih baik, tetapi kelikatan yang terlalu tinggi mengakibatkan perataan yang lemah, menjadikan salutan sukar dan mengurangkan kelajuan salutan. Mengurangkan kelikatan yang sewajarnya membantu meningkatkan kecekapan salutan. Kelikatan yang lebih rendah memberikan kebolehliran buburan yang baik dan membantu mengeluarkan buih udara, tetapi kelikatan yang terlalu rendah menyebabkan kesukaran pengeringan, mengurangkan kelajuan salutan, memburukkan lagi salutan yang tidak sekata dan boleh menyebabkan salutan retak dan penggumpalan buburan.

Semasa pengeluaran, terutamanya selepas buburan telah berdiri untuk satu tempoh masa, kelikatan sering berubah, terutamanya dalam tiga cara: kelikatan meningkat, kelikatan menurun dan kes khas.

(1) Peningkatan Kelikatan:Selepas berdiri lama, koloid berubah daripada keadaan sol kepada keadaan gel, menyebabkan kelikatan buburan meningkat. Mengacau buburan secara perlahan akan mengembalikan kelikatan.

(2) Pengurangan Kelikatan:Kelikatan berkurangan apabila pengikat menyerap lembapan dan mengalami perubahan kualitatif, perubahan struktur semasa kacau, atau degradasi. Kacau yang berpanjangan, kelajuan kacau yang terlalu cepat, dan penyebaran buburan yang tidak sekata semasa penghomogenan semuanya boleh membawa kepada pengurangan kelikatan. Menambah penstabil buburan, dispersan atau surfaktan boleh meningkatkan kestabilan buburan melalui prinsip penolakan cas dan halangan sterik. Selain itu, semua komponen mesti dikeringkan dengan teliti sebelum homogenisasi.

(3) Kes Khas:Bahan aktif mungkin menyerap lembapan semasa penyimpanan atau dikacau dalam-persekitaran kelembapan tinggi, menyebabkan PVDF menyerap lembapan dan menghasilkan buburan "seperti-jeli". Apabila buburan mempamerkan konsistensi seperti jeli-yang sangat ketara, ia tidak boleh digunakan. Dalam kes ini, buburan yang bermasalah boleh dikeringkan, pengikat dan NCM diwap dan diasingkan, kemudian diayak, dikisar, dan dicampur secara berkadar ke dalam buburan biasa. Ia kemudiannya boleh digunakan tanpa menjejaskan prestasi bateri. Oleh itu, kaedah pencegahan yang paling berkesan adalah dengan mengeringkan bahan sebelum homogenisasi, mengukur kandungan lembapan, dan mengawal kelembapan dengan ketat semasa homogenisasi.

Peratusan bahan pepejal seperti bahan aktif, agen pengalir, dan pengikat dalam jumlah jisim buburan dipanggil kandungan pepejal buburan. Secara amnya, kandungan pepejal berada dalam julat 40% hingga 70%. Kaedah utama untuk menguji kandungan pepejal ialah kaedah pengeringan. Timbang buburan dengan jisim M, letakkan pada suhu tertentu untuk mengeringkan pelarut, dan kemudian timbang semula dengan jisim m. Kandungan pepejal kemudiannya dikira sebagai m=M/M. Meter lembapan boleh digunakan untuk mengukur kandungan pepejal buburan dengan cepat dan agak tepat. Meter kelembapan menggunakan prinsip penurunan berat terma; ia memanaskan sampel secara seragam dengan lampu halogen untuk menyejat pelarut, dan mengira kandungan pepejal dengan perubahan jisim sebelum dan selepas pemanasan.

Di bawah proses homogenisasi dan perumusan yang sama, semakin tinggi kandungan pepejal buburan, semakin tinggi kelikatannya. Begitu juga, semakin rendah kandungan pepejal, semakin rendah kelikatan. Dalam julat yang ditetapkan untuk kandungan pepejal, nilai yang lebih tinggi menunjukkan kestabilan buburan yang lebih tinggi. Meningkatkan kandungan pepejal boleh mengurangkan penggunaan pelarut, memendekkan masa mencampur buburan, dan meningkatkan kecekapan salutan dan pengeringan. Walau bagaimanapun, apabila kandungan pepejal meningkat, kelikatan meningkat, kecairan berkurangan, meningkatkan kesukaran salutan dan menyebabkan haus yang lebih teruk pada peralatan.

Hubungi sekarang