Kā novērtēt litija{0}}jonu akumulatora elektrodu vircu?

Litija{0}}jonu akumulatoru ražošanā pirmais process ir suspensijas sagatavošana. Suspensijas piemērotība pēc sajaukšanas tieši ietekmē turpmāko pārklājumu un galīgo akumulatora veiktspēju, un tas ir būtisks akumulatora izmaksu rādītājs. Tāpēc vircas sagatavošanai ir galvenā loma litija-jonu akumulatoru ražošanā. Pētījumi liecina, ka litija -jonu akumulatora elektroda ideālajam mikroskopiskajam daļiņu sadalījumam ir raksturīga vienmērīga aktīvo materiālu izkliede bez aglomerācijas un vadoša aģenta daļiņu plānas -slāņa dispersija, veidojot vadošu tīklu. Litija -jonu akumulatoriem, kas izgatavoti no elektrodiem ar vienmērīgu daļiņu sadalījumu, ir izcila elektroķīmiskā veiktspēja un ilgs kalpošanas laiks. Tādēļ litija{10}}jonu akumulatoru suspensiju plūstamība, stabilitāte un viendabīgums parasti tiek pārbaudītas un raksturotas, lai novērtētu to piemērotību turpmākajiem pārklāšanas procesiem un to ieguldījumu akumulatora aktīvo materiālu veiktspējā.

Litija{0}}jonu akumulatoru ražošanā pirmais process ir suspensijas sagatavošana. Suspensijas piemērotība pēc sajaukšanas tieši ietekmē turpmāko pārklājumu un galīgo akumulatora veiktspēju, un tas ir būtisks akumulatora izmaksu rādītājs. Tāpēc vircas sagatavošanai ir galvenā loma litija-jonu akumulatoru ražošanā. Pētījumi ir parādījuši, ka litija -jonu akumulatoru elektrodu ideāls mikrodaļiņu sadalījums raksturojas ar vienmērīgu aktīvo materiālu izkliedi bez aglomerācijas un vadošo aģentu daļiņu plānas -slāņa dispersijas, veidojot vadošu tīklu. Litija -jonu akumulatoriem, kas izgatavoti no elektrodiem ar vienmērīgu daļiņu sadalījumu, ir izcila elektroķīmiskā veiktspēja un ilgs kalpošanas laiks. Tāpēc litija{10}}jonu akumulatoru suspensiju plūstamība, stabilitāte un viendabīgums parasti tiek pārbaudītas un raksturotas, lai novērtētu to piemērotību turpmākajiem pārklāšanas procesiem un to efektivitāti akumulatora aktīvo materiālu veiktspējas uzlabošanā.

Elektrodu suspensijas nav{0}}Ņūtona šķidrumi, un tās ir divu veidu: pozitīvo elektrodu suspensijas un negatīvo elektrodu suspensijas, kuras iedala sistēmās, kuru pamatā ir -eļļa un ūdens{2}}. Maisītajai vircai jābūt ar labu plūstamību, stabilitāti un viendabīgumu. Atšķirīgu plūstamību vircas stāvokļi ir parādīti attēlā. Pārāk zema vai augsta viskozitāte, sedimentācija, aglomerācija un nevienmērīga izkliede var būtiski ietekmēt turpmākos pārklāšanas procesus, radot defektus elektroda makroskopiskajā izskatā un neatbilstības tā mikrostruktūrā. Atšķirībā no prasībām attiecībā uz suspensiju tradicionālajās papīra ražošanas un pārklāšanas nozarēs, litija akumulatoru suspensijas viendabīgums un stabilitāte galu galā ietekmē akumulatora elektrisko veiktspēju, izraisot virkni problēmu, piemēram, sprieguma pasliktināšanos, samazinātu cikla kalpošanas laiku un sliktu akumulatora konsistenci. Tāpēc ir ļoti svarīgi pareizi raksturot un pārbaudīt vircu pirms pārklāšanas, lai noteiktu tās piemērotību apstrādei.

Šķidrumam plūstot, starp molekulām rodas iekšējā berze; šo īpašību sauc par viskozitāti, mērot skaitliski.

Viskozitāte=Bīdes spriegums/bīdes ātrums

Funkcionālo attiecību starp bīdes ātrumu un bīdes spriegumu sauc par reoloģisko līkni, ko parasti izmanto, lai aprakstītu vircas (šķidruma) viskozitātes izmaiņas ar bīdes īpašībām. Lai atšķirtu šķidruma veidus, var izmantot reoloģiskās līknes. Ņūtona šķidrumiem attiecība starp bīdes spriegumu un bīdes ātrumu reoloģiskā līknē ir taisna līnija, kas iet caur izcelsmi.

Ražošanā,digitālais rotācijas viskozimetrsun reometrus parasti izmanto viskozitātes un reoloģisko līkņu mērīšanai. Viskozimetri ir vienkārši lietojami, savukārt ar reometriem var izmērīt plašāku diapazonu un visaptverošākas viskozitātes -bīdes ātruma/sprieguma līknes, kā arī nodrošināt precīzākus rezultātus. Akumulatoru suspensijas kā ne-Ņūtona šķidrumi uzrāda dažādas reoloģiskas īpašības, tostarp bīdes atšķaidīšanu, viskoelastību un tiksotropiju.

Lielākajai daļai litija{0}}jonu elektrodu suspensijas piemīt bīdes atšķaidīšanas īpašības. Kā parādīts attēlā, bīdes viskozitāte samazinās, palielinoties bīdes ātrumam. Šī īpašība ir izteiktāka vircās ar augstu cietvielu saturu. Pie lielākiem bīdes ātrumiem spēcīgi bīdes spēki izjauc tīkla struktūru, kas veidojas starp materiāliem, izraisot daļiņu pārkārtošanos sakārtotākā struktūrā paralēli bīdes laukam, kā rezultātā samazinās viskozitāte un sasniedz Ņūtona plato pie lielākiem bīdes ātrumiem.

Šis ne{0}}Ņūtona raksturlielums ir izdevīgs elektrodu sagatavošanas pārklāšanas procesā. Pirms lietošanaselektrodu pārklāšanas mašīna, virca tiek transportēta no pārsūknēšanas tvertnes uz pārklājuma kameru ar skrūves sūkni. Šī procesa laikā virca tiek pakļauta zemam bīdes spēkam un paliek augstas viskozitātes stāvoklī, lai saglabātu tās stabilitāti. Kad suspensija tiek uzreiz izspiesta no pārklājuma galviņas lūpas, tā tiek pakļauta lielam bīdes ātrumam, līdz ar to vircas viskozitāte samazinās, nodrošinot vienmērīgu plūsmu. Pēc tam, kad virca tiek pārnesta uz strāvas kolektoru, bīdes ātrums samazinās, un tā paliek augstas viskozitātes stāvoklī. Tas var novērst vai samazināt daļiņu nogulsnēšanos, kad virca ir nekustīga vai žāvēšanas procesā, nodrošinot vienmērīgu pārklājuma biezumu.

Viskoelastība ir arī svarīgs atskaites standarts vircas īpašību novērtēšanai. Tas parāda saikni starp vircas viskozitāti (šķidrums) un elastību (cieta viela); vienkārši sakot, tas raksturo, vai virca vairāk atgādina šķidrumu vai cietu vielu. Ja litija bateriju virca ir tikai viskoza un tai trūkst elastības, pārklāšanas laikā radīsies spēcīga sastrēgums, kā rezultātā pārklājuma darbība būs slikta. Tāpēc litija bateriju suspensijai papildus viskozitātei ir jāpiemīt arī noteiktai elastības pakāpei, lai pārklāšanas laikā salauztajiem pavedieniem ātri atsitos un nodrošinātu vienmērīgu pārklājumu. Ja suspensijai ir ļoti augsta elastība vai tās nav vispār, tas norāda uz nopietnu aglomerāciju vai cietu -līdzīgu struktūru, kas padara pārklājumu neiespējamu.

Viskoelastību parasti mēra, izmantojot reometru. Lai izmērītu vircas viskoelastību, tiek pielietoti nelieli-amplitūdas vibrācijas bīdes spēki, piemēram, amplitūdas skenēšana un frekvences skenēšana.

Bīdes ātrums tiek nepārtraukti palielināts no nulles līdz nemainīgai vērtībai, un šī procesa laikā tiek reģistrēts atbilstošais bīdes spriegums. Pēc tam bīdes ātrumu pakāpeniski samazina līdz nullei un reģistrē atbilstošo bīdes sprieguma vērtību. Var uzzīmēt slēgtu bīdes ātruma līkni pret bīdes spriegumu; šo līkni sauc par tiksotropo normālo gredzenu. Jo lielāks ir parastā gredzena laukums, jo lielāka tiksotropā veiktspēja un otrādi.

Viskozitāte ir izšķirošs faktors, novērtējot litija{0}}jonu akumulatoru suspensiju stabilitāti. Gan pārāk augsta, gan zema viskozitāte kaitē pārklājumam. Augstas -viskozitātes suspensijas ir mazāk pakļautas nosēdināšanai, un tām ir labāka izkliedējamība, taču pārmērīgi augsta viskozitāte izraisa sliktu izlīdzināšanu, apgrūtinot pārklāšanu un samazinot pārklāšanas ātrumu. Atbilstoša viskozitātes samazināšana palīdz uzlabot pārklājuma efektivitāti. Zemāka viskozitāte nodrošina labu vircas plūstamību un palīdz noņemt gaisa burbuļus, bet pārāk zema viskozitāte rada žāvēšanas grūtības, samazina pārklājuma ātrumu, saasina pārklājuma nevienmērību un var izraisīt pārklājuma plaisāšanu un vircas aglomerāciju.

Ražošanas laikā, īpaši pēc tam, kad virca ir kādu laiku stāvējusi, viskozitāte bieži mainās, galvenokārt trīs veidos: palielināta viskozitāte, samazināta viskozitāte un īpaši gadījumi.

(1) Paaugstināta viskozitāte:Pēc ilgstošas ​​stāvēšanas koloīds pāriet no sola stāvokļa uz gēla stāvokli, izraisot vircas viskozitātes palielināšanos. Lēnām maisot vircu, tiks atjaunota viskozitāte.

(2) Viskozitātes samazināšana:Viskozitāte samazinās, kad saistviela absorbē mitrumu un tiek pakļauta kvalitatīvām izmaiņām, strukturālajām izmaiņām maisīšanas laikā vai noārdīšanās laikā. Ilgstoša maisīšana, pārmērīgi liels maisīšanas ātrums un nevienmērīga vircas izkliede homogenizācijas laikā var izraisīt viskozitātes samazināšanos. Suspensijas stabilizatoru, dispersantu vai virsmaktīvo vielu pievienošana var uzlabot vircas stabilitāti, izmantojot lādiņa atgrūšanas un stēriskās kavēšanas principus. Turklāt pirms homogenizācijas visas sastāvdaļas rūpīgi jāizžāvē.

(3) Īpaši gadījumi:Aktīvie materiāli uzglabāšanas laikā var absorbēt mitrumu vai tikt maisīti vidē ar augstu mitruma līmeni, liekot PVDF absorbēt mitrumu un radīt "želejveida" suspensiju. Ja vircai ir īpaši izteikta želejveida konsistence, tā nav lietojama. Šajā gadījumā problemātisko vircu var izžāvēt, saistvielu un NCM iztvaicēt un atdalīt, pēc tam sijāt, samalt un proporcionāli iemaisīt parastajā vircā. Pēc tam to var izmantot, neietekmējot akumulatora veiktspēju. Tāpēc visefektīvākā profilakses metode ir rūpīgi izžāvēt materiālu pirms homogenizācijas, izmērīt mitruma saturu un stingri kontrolēt mitrumu homogenizācijas laikā.

Cieto vielu, piemēram, aktīvo vielu, vadošo vielu un saistvielu procentuālo daudzumu kopējā vircas masā sauc par cieto vielu saturu vircā. Parasti cietās vielas saturs ir robežās no 40% līdz 70%. Galvenā cietvielu satura pārbaudes metode ir žāvēšanas metode. Nosver putriņu ar masu M, novieto to noteiktā temperatūrā, lai izžāvētu šķīdinātāju, un pēc tam vēlreiz nosver ar masu m. Pēc tam cieto vielu saturu aprēķina kā m=M/M. Ar mitruma mērītāju var ātri un samērā precīzi izmērīt cietās vielas saturu vircā. Mitruma mērītājā tiek izmantots termiskā svara zuduma princips; tas vienmērīgi silda paraugu ar halogēna lampu, lai iztvaicētu šķīdinātāju, un aprēķina cietās vielas saturu pēc masas izmaiņām pirms un pēc karsēšanas.

Vienā un tajā pašā homogenizācijas procesā un formulējumā, jo lielāks ir cieto vielu saturs vircā, jo augstāka ir tās viskozitāte. Tāpat, jo mazāks ir cietās vielas saturs, jo zemāka ir viskozitāte. Noteiktā cietvielu satura diapazonā augstāka vērtība norāda uz lielāku vircas stabilitāti. Cietās vielas satura palielināšana var samazināt šķīdinātāja izmantošanu, saīsināt vircas sajaukšanas laiku un uzlabot pārklājuma un žāvēšanas efektivitāti. Tomēr, palielinoties cieto vielu saturam, palielinās viskozitāte, samazinās plūstamība, palielinot pārklājuma grūtības un izraisot lielāku aprīkojuma nodilumu.

Sazinieties tagad