Πώς να αξιολογήσετε το πολτό ηλεκτροδίων ιόντων λιθίου-;

Στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου-, η προετοιμασία του πολτού είναι η πρώτη διαδικασία. Η καταλληλότητα του πολτού μετά την ανάμιξη επηρεάζει άμεσα την επακόλουθη επίστρωση και την τελική απόδοση της μπαταρίας και είναι ένας κρίσιμος δείκτης του κόστους της μπαταρίας. Επομένως, η προετοιμασία του πολτού διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου-. Η έρευνα δείχνει ότι η ιδανική μικροσκοπική κατανομή σωματιδίων ενός ηλεκτροδίου μπαταρίας ιόντων λιθίου-χαρακτηρίζεται από ομοιόμορφη διασπορά ενεργών υλικών χωρίς συσσωμάτωση και διασπορά λεπτών-στρωματικών σωματιδίων αγώγιμου παράγοντα που σχηματίζουν ένα αγώγιμο δίκτυο. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου-από ηλεκτρόδια με ομοιόμορφη κατανομή σωματιδίων παρουσιάζουν εξαιρετική ηλεκτροχημική απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής. Επομένως, η ρευστότητα, η σταθερότητα και η ομοιομορφία των πολτών μπαταριών ιόντων λιθίου ελέγχονται συνήθως και χαρακτηρίζονται για να αξιολογηθεί η καταλληλότητά τους για επόμενες διαδικασίες επίστρωσης και η συμβολή τους στην απόδοση των ενεργών υλικών της μπαταρίας.

Στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου-, η προετοιμασία του πολτού είναι η πρώτη διαδικασία. Η καταλληλότητα του πολτού μετά την ανάμιξη επηρεάζει άμεσα την επακόλουθη επίστρωση και την τελική απόδοση της μπαταρίας και είναι ένας κρίσιμος δείκτης του κόστους της μπαταρίας. Επομένως, η προετοιμασία του πολτού διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου-. Μελέτες έχουν δείξει ότι η ιδανική κατανομή μικροσωματιδίων των ηλεκτροδίων μπαταριών ιόντων λιθίου-χαρακτηρίζεται από ομοιόμορφη διασπορά ενεργών υλικών χωρίς συσσωμάτωση και διασπορά λεπτών-στιβάδων σωματιδίων αγώγιμου παράγοντα που σχηματίζουν ένα αγώγιμο δίκτυο. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου-από ηλεκτρόδια με ομοιόμορφη κατανομή σωματιδίων παρουσιάζουν εξαιρετική ηλεκτροχημική απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής. Ως εκ τούτου, η ρευστότητα, η σταθερότητα και η ομοιομορφία των πολτών μπαταριών ιόντων λιθίου ελέγχονται τυπικά και χαρακτηρίζονται για να αξιολογηθεί η καταλληλότητά τους για επόμενες διαδικασίες επίστρωσης και η αποτελεσματικότητά τους στη βελτίωση της απόδοσης των ενεργών υλικών της μπαταρίας.

Οι ιλύς ηλεκτροδίων είναι μη-νευτώνεια ρευστά και υπάρχουν δύο τύποι: ιλύς θετικών ηλεκτροδίων και ιλύς αρνητικών ηλεκτροδίων, οι οποίοι ταξινομούνται σε συστήματα με βάση το λάδι-και με βάση το νερό-. Ο αναδευόμενος πολτός πρέπει να έχει καλή ρευστότητα, σταθερότητα και ομοιομορφία. Οι καταστάσεις των πολτών με διαφορετική ρευστότητα φαίνονται στο σχήμα. Το υπερβολικά χαμηλό ή υψηλό ιξώδες, η καθίζηση, η συσσωμάτωση και η ανομοιόμορφη διασπορά μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις επακόλουθες διαδικασίες επίστρωσης, προκαλώντας ελαττώματα στη μακροσκοπική εμφάνιση του ηλεκτροδίου και ασυνέπειες στη μικροδομή του. Σε αντίθεση με τις απαιτήσεις για πολτό στις παραδοσιακές βιομηχανίες χαρτοποιίας και επικάλυψης, η ομοιομορφία και η σταθερότητα του πολτού μπαταρίας λιθίου επηρεάζει τελικά την ηλεκτρική απόδοση της μπαταρίας, οδηγώντας σε μια σειρά προβλημάτων όπως υποβάθμιση τάσης, μειωμένη διάρκεια ζωής και κακή συνοχή της μπαταρίας. Ως εκ τούτου, ο σωστός χαρακτηρισμός και η δοκιμή του πολτού πριν από την επίστρωση για να προσδιοριστεί η καταλληλότητά του για επεξεργασία είναι ζωτικής σημασίας.

Όταν ένα υγρό ρέει, εμφανίζεται εσωτερική τριβή μεταξύ των μορίων. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται ιξώδες, μετρούμενο αριθμητικά.

Ιξώδες=Διατμητική τάση / Ρυθμός διάτμησης

Η λειτουργική σχέση μεταξύ του ρυθμού διάτμησης και της διατμητικής τάσης ονομάζεται ρεολογική καμπύλη, που χρησιμοποιείται συνήθως για να περιγράψει τη διακύμανση του ιξώδους του πολτού (ρευστού) με τα χαρακτηριστικά διάτμησης. Οι ρεολογικές καμπύλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάκριση τύπων υγρών. Για τα νευτώνεια ρευστά, η σχέση μεταξύ διατμητικής τάσης και ταχύτητας διάτμησης στη ρεολογική καμπύλη είναι μια ευθεία γραμμή που διέρχεται από την αρχή.

Στην παραγωγή,ψηφιακό περιστροφικό ιξωδόμετροκαι τα ρεόμετρα χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση του ιξώδους και των ρεολογικών καμπυλών. Τα ιξωδόμετρα είναι απλά στη λειτουργία, ενώ τα ρεόμετρα μπορούν να μετρήσουν ένα ευρύτερο εύρος και πιο ολοκληρωμένες καμπύλες ρυθμού διάτμησης/τάσης-και να παρέχουν πιο ακριβή αποτελέσματα. Οι ιλύς των μπαταριών, ως μη-ρευστά του Νεύτωνα, παρουσιάζουν διάφορες ρεολογικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της αραίωσης διάτμησης, της ιξωδοελαστικότητας και της θιξοτροπίας.

Οι περισσότερες ιλύς ηλεκτροδίων ιόντων λιθίου- παρουσιάζουν χαρακτηριστικά αραίωσης διάτμησης. Όπως φαίνεται στο σχήμα, το ιξώδες διάτμησης μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι πιο έντονο σε πολτούς με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά. Σε υψηλότερους ρυθμούς διάτμησης, ισχυρές δυνάμεις διάτμησης διαταράσσουν τη δομή του δικτύου που σχηματίζεται μεταξύ των υλικών, προκαλώντας την αναδιάταξη των σωματιδίων σε μια πιο διατεταγμένη δομή παράλληλη προς το πεδίο διάτμησης, με αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους και την επίτευξη ενός νευτώνειου οροπεδίου με υψηλότερους ρυθμούς διάτμησης.

Αυτό το μη-νευτώνειο χαρακτηριστικό είναι πλεονεκτικό στη διαδικασία επικάλυψης της προετοιμασίας ηλεκτροδίων. Πριν χρησιμοποιήσετε τομηχανή επίστρωσης ηλεκτροδίων, ο πολτός μεταφέρεται από τη δεξαμενή μεταφοράς στον θάλαμο επικάλυψης μέσω μιας βιδωτής αντλίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ο πολτός υπόκειται σε χαμηλή δύναμη διάτμησης και παραμένει σε κατάσταση υψηλού ιξώδους για να διατηρήσει τη σταθερότητά του. Όταν ο πολτός εκτοξεύεται στιγμιαία από το χείλος της κεφαλής επικάλυψης, υπόκειται σε υψηλό ρυθμό διάτμησης, οπότε το ιξώδες του πολτού μειώνεται, εξασφαλίζοντας ομαλή ροή. Αφού ο πολτός μεταφερθεί στον συλλέκτη ρεύματος, ο ρυθμός διάτμησης μειώνεται και παραμένει σε κατάσταση υψηλού ιξώδους. Αυτό μπορεί να αποτρέψει ή να μειώσει την καθίζηση σωματιδίων όταν ο πολτός είναι ακίνητος ή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ξήρανσης, διασφαλίζοντας ένα σταθερό πάχος επίστρωσης.

Η ιξωδοελαστικότητα είναι επίσης ένα σημαντικό πρότυπο αναφοράς για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων του πολτού. Δείχνει τη σχέση μεταξύ του ιξώδους (υγρό) και της ελαστικότητας (στερεό) του πολτού. Με απλά λόγια, χαρακτηρίζει αν ο πολτός μοιάζει περισσότερο με υγρό ή στερεό. Εάν ο πολτός της μπαταρίας λιθίου είναι μόνο παχύρρευστος και στερείται ελαστικότητας, θα προκύψουν σοβαρά κορδόνια κατά τη διάρκεια της επίστρωσης, με αποτέλεσμα κακή απόδοση επίστρωσης. Επομένως, ο πολτός της μπαταρίας λιθίου πρέπει να διαθέτει έναν ορισμένο βαθμό ελαστικότητας εκτός από το ιξώδες, επιτρέποντας στα σπασμένα νήματα να αναπηδούν γρήγορα κατά τη διάρκεια της επίστρωσης και να εξασφαλίζουν ομοιόμορφη επίστρωση. Εάν ο πολτός έχει πολύ υψηλή ελαστικότητα ή καθόλου ιξώδες, υποδηλώνει σοβαρή συσσωμάτωση ή στερεά δομή, καθιστώντας αδύνατη την επίστρωση.

Η ιξωδοελαστικότητα μετριέται γενικά χρησιμοποιώντας ένα ροόμετρο. Μικρές-δυνάμεις διάτμησης δόνησης, όπως η σάρωση πλάτους και η σάρωση συχνότητας, εφαρμόζονται για τη μέτρηση της ιξωδοελαστικότητας του πολτού.

Ο ρυθμός διάτμησης αυξάνεται συνεχώς από το μηδέν σε μια σταθερή τιμή και η αντίστοιχη διατμητική τάση καταγράφεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Στη συνέχεια, ο ρυθμός διάτμησης μειώνεται σταδιακά στο μηδέν και καταγράφεται η αντίστοιχη τιμή διατμητικής τάσης. Μια κλειστή καμπύλη του ρυθμού διάτμησης έναντι της διατμητικής τάσης μπορεί να σχεδιαστεί γραφικά. αυτή η καμπύλη ονομάζεται θιξοτροπικός κανονικός δακτύλιος. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή του κανονικού δακτυλίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η θιξοτροπική απόδοση και αντίστροφα.

Το ιξώδες είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για την αξιολόγηση της σταθερότητας των ιλύων μπαταριών ιόντων λιθίου-. Τόσο τα υπερβολικά υψηλά όσο και τα χαμηλά ιξώδη είναι επιζήμια για την επίστρωση. Οι πολτούς υψηλού-ιξώδους είναι λιγότερο επιρρεπείς σε καθίζηση και έχουν καλύτερη διασπορά, αλλά το υπερβολικά υψηλό ιξώδες οδηγεί σε κακή ισοπέδωση, καθιστώντας δύσκολη την επίστρωση και μειώνοντας την ταχύτητα επίστρωσης. Η κατάλληλη μείωση του ιξώδους συμβάλλει στη βελτίωση της απόδοσης της επίστρωσης. Το χαμηλότερο ιξώδες παρέχει καλή ρευστότητα του πολτού και βοηθά στην απομάκρυνση των φυσαλίδων αέρα, αλλά το υπερβολικά χαμηλό ιξώδες οδηγεί σε δυσκολίες στεγνώματος, μειώνει την ταχύτητα επίστρωσης, επιδεινώνει την ανομοιόμορφη επίστρωση και μπορεί να προκαλέσει ρωγμές επίστρωσης και συσσωμάτωση πολτού.

Κατά την παραγωγή, ειδικά μετά την παραμονή του πολτού για ένα χρονικό διάστημα, το ιξώδες αλλάζει συχνά, κυρίως με τρεις τρόπους: αυξημένο ιξώδες, μειωμένο ιξώδες και ειδικές περιπτώσεις.

(1) Αυξημένο ιξώδες:Μετά από παρατεταμένη παραμονή, το κολλοειδές αλλάζει από κατάσταση κολλοειδούς σε κατάσταση γέλης, προκαλώντας αύξηση του ιξώδους του πολτού. Η αργή ανάδευση του πολτού θα αποκαταστήσει το ιξώδες.

(2) Μείωση ιξώδους:Το ιξώδες μειώνεται όταν το συνδετικό απορροφά υγρασία και υφίσταται ποιοτικές αλλαγές, δομικές αλλοιώσεις κατά την ανάδευση ή αποικοδόμηση. Η παρατεταμένη ανάδευση, η υπερβολικά γρήγορη ταχύτητα ανάδευσης και η ανομοιόμορφη διασπορά του πολτού κατά την ομογενοποίηση μπορούν όλα να οδηγήσουν σε μείωση του ιξώδους. Η προσθήκη σταθεροποιητών πολτού, διασκορπιστικών ή επιφανειοδραστικών μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα του πολτού μέσω των αρχών της απώθησης φορτίου και της στερεοχημικής παρεμπόδισης. Επιπλέον, όλα τα συστατικά πρέπει να στεγνώσουν καλά πριν την ομογενοποίηση.

(3) Ειδικές περιπτώσεις:Τα ενεργά υλικά μπορεί να απορροφούν υγρασία κατά την αποθήκευση ή να αναδεύονται σε περιβάλλοντα υψηλής-υγρασίας, προκαλώντας την απορρόφηση υγρασίας από το PVDF και την παραγωγή ενός πολτού "σαν ζελέ{1}}. Όταν ο πολτός παρουσιάζει μια ιδιαίτερα έντονη συνοχή-όπως ζελέ, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Σε αυτή την περίπτωση, ο προβληματικός πολτός μπορεί να στεγνώσει, το συνδετικό και το NCM να εξατμιστεί και να διαχωριστεί, στη συνέχεια να κοσκινιστεί, να αλεσθεί και να αναμειχθεί αναλογικά σε κανονικό εναιώρημα. Στη συνέχεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς να επηρεαστεί η απόδοση της μπαταρίας. Επομένως, η πιο αποτελεσματική μέθοδος πρόληψης είναι να στεγνώσει καλά το υλικό πριν την ομογενοποίηση, να μετρηθεί η περιεκτικότητα σε υγρασία και να ελέγχεται αυστηρά η υγρασία κατά την ομογενοποίηση.

Το ποσοστό των στερεών ουσιών όπως τα ενεργά υλικά, οι αγώγιμοι παράγοντες και τα συνδετικά μέσα στη συνολική μάζα του πολτού ονομάζεται στερεό περιεχόμενο του πολτού. Γενικά, η περιεκτικότητα σε στερεά κυμαίνεται από 40% έως 70%. Η κύρια μέθοδος για τον έλεγχο της περιεκτικότητας σε στερεά είναι η μέθοδος ξήρανσης. Ζυγίζουμε έναν πολτό με μάζα M, τον τοποθετούμε σε συγκεκριμένη θερμοκρασία για να στεγνώσει ο διαλύτης και μετά τον ζυγίζουμε ξανά με μάζα m. Στη συνέχεια, το στερεό περιεχόμενο υπολογίζεται ως m=M/M. Ένας μετρητής υγρασίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη γρήγορη και σχετικά ακριβή μέτρηση της περιεκτικότητας σε στερεά του πολτού. Ο μετρητής υγρασίας χρησιμοποιεί την αρχή της θερμικής απώλειας βάρους. θερμαίνει ομοιόμορφα το δείγμα με λαμπτήρα αλογόνου για να εξατμιστεί ο διαλύτης και υπολογίζει την περιεκτικότητα σε στερεά με την αλλαγή της μάζας πριν και μετά τη θέρμανση.

Με την ίδια διαδικασία ομογενοποίησης και σύνθεση, όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε στερεά του πολτού, τόσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες του. Ομοίως, όσο χαμηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε στερεά, τόσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες. Εντός ενός καθορισμένου εύρους για την περιεκτικότητα σε στερεά, μια υψηλότερη τιμή υποδηλώνει υψηλότερη σταθερότητα του πολτού. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε στερεά μπορεί να μειώσει τη χρήση διαλύτη, να συντομεύσει τον χρόνο ανάμιξης του πολτού και να βελτιώσει την απόδοση της επίστρωσης και του στεγνώματος. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε στερεά, το ιξώδες αυξάνεται, η ρευστότητα μειώνεται, αυξάνοντας τη δυσκολία επίστρωσης και προκαλώντας πιο σοβαρή φθορά στον εξοπλισμό.

Επικοινωνήστε τώρα