Kaip įvertinti ličio{0}}jonų akumuliatoriaus elektrodo srutą?

Gaminant ličio{0}}jonų baterijas, srutų paruošimas yra pirmasis procesas. Srutų tinkamumas po sumaišymo turi tiesioginės įtakos vėlesniam padengimui ir galutiniam akumuliatoriaus veikimui ir yra esminis akumuliatoriaus kainos rodiklis. Todėl srutų paruošimas atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant ličio-jonų baterijas. Tyrimai rodo, kad idealus mikroskopinis ličio -jonų akumuliatoriaus elektrodo dalelių pasiskirstymas pasižymi tolygiu aktyviųjų medžiagų dispersija be aglomeracijos ir plonu-laidaus agento dalelių sluoksniu, sudarančiomis laidų tinklą. Ličio -jonų baterijos, pagamintos iš vienodo dalelių pasiskirstymo elektrodų, pasižymi puikiomis elektrocheminėmis savybėmis ir ilgaamžiškumu. Todėl ličio -jonų baterijų suspensijų takumas, stabilumas ir vienodumas paprastai išbandomas ir apibūdinamas, siekiant įvertinti jų tinkamumą tolesniems dengimo procesams ir jų indėlį į akumuliatoriaus aktyviųjų medžiagų veikimą.

Gaminant ličio{0}}jonų baterijas, srutų paruošimas yra pirmasis procesas. Srutų tinkamumas po sumaišymo turi tiesioginės įtakos vėlesniam padengimui ir galutiniam akumuliatoriaus veikimui ir yra esminis akumuliatoriaus kainos rodiklis. Todėl srutų paruošimas atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant ličio-jonų baterijas. Tyrimai parodė, kad idealus ličio -jonų akumuliatorių elektrodų mikrodalelių pasiskirstymas pasižymi tolygiu aktyviųjų medžiagų dispersija be aglomeracijos ir plonu-laidaus agento dalelių sluoksniu, sudarančiomis laidų tinklą. Ličio -jonų baterijos, pagamintos iš vienodo dalelių pasiskirstymo elektrodų, pasižymi puikiomis elektrocheminėmis savybėmis ir ilgaamžiškumu. Todėl ličio{10}}jonų baterijų suspensijų takumas, stabilumas ir vienodumas paprastai išbandomas ir apibūdinamas, siekiant įvertinti jų tinkamumą tolesniems dengimo procesams ir efektyvumą gerinant akumuliatoriaus aktyviųjų medžiagų veikimą.

Elektrodų suspensijos yra ne-niutono skysčiai ir yra dviejų tipų: teigiamų elektrodų suspensijos ir neigiamų elektrodų suspensijos, kurios skirstomos į naftos{1}}ir vandens{2}}sistemas. Maišoma suspensija turi turėti gerą taškumą, stabilumą ir vienodumą. Skirtingo takumo srutų būsenos parodytos paveikslėlyje. Pernelyg mažas arba didelis klampumas, nusėdimas, aglomeracija ir netolygi dispersija gali smarkiai paveikti vėlesnius dengimo procesus, sukeldami makroskopinės elektrodo išvaizdos defektus ir jo mikrostruktūros neatitikimus. Skirtingai nuo reikalavimų srutoms tradicinėje popieriaus gamybos ir dengimo pramonėje, ličio baterijų suspensijos vienodumas ir stabilumas galiausiai turi įtakos akumuliatoriaus elektriniam veikimui, todėl gali kilti problemų, tokių kaip įtampos prastėjimas, ciklo trukmės sumažėjimas ir prasta baterijos konsistencija. Todėl labai svarbu tinkamai apibūdinti ir išbandyti srutas prieš dengimą, siekiant nustatyti jos tinkamumą perdirbti.

Kai skystis teka, tarp molekulių atsiranda vidinė trintis; ši savybė vadinama klampumu, matuojant skaičiais.

Klampumas=šlyties įtempis / šlyties greitis

Funkcinis ryšys tarp šlyties greičio ir šlyties įtempių vadinamas reologine kreive, dažniausiai naudojama apibūdinti suspensijos (skysčio) klampumo kitimą su šlyties charakteristikomis. Skysčių tipams atskirti galima naudoti reologines kreives. Niutono skysčiams ryšys tarp šlyties įtempių ir šlyties greičio reologinėje kreivėje yra tiesi linija, einanti per pradžią.

Gamyboje,skaitmeninis sukamasis viskozimetraso reometrai dažniausiai naudojami klampumui ir reologinėms kreivėms matuoti. Viskozimetrus paprasta valdyti, o reometrai gali matuoti platesnį diapazoną ir išsamesnes klampumo{1}}šlyties greičio / įtempių kreives ir pateikti tikslesnius rezultatus. Baterijų suspensijos, kaip ne-niutono skysčiai, pasižymi įvairiomis reologinėmis savybėmis, įskaitant šlyties plonėjimą, klampumą ir tiksotropiją.

Daugumai ličio{0}}jonų elektrodų suspensijos būdingos šlyties skiedimo savybės. Kaip parodyta paveikslėlyje, šlyties klampumas mažėja didėjant šlyties greičiui. Ši savybė ryškesnė srutose, kuriose yra daug kietųjų medžiagų. Esant didesniam šlyties greičiui, stiprios šlyties jėgos sutrikdo tarp medžiagų susidariusią tinklo struktūrą, todėl dalelės persitvarko į labiau tvarkingą struktūrą, lygiagrečią šlyties laukui, dėl to sumažėja klampumas ir pasiekia Niutono plokščiakalnį esant didesniam šlyties greičiui.

Ši ne{0}}niutono charakteristika yra naudinga dengimo procese ruošiant elektrodą. Prieš naudodamielektrodų dengimo mašina, srutos iš perpylimo rezervuaro į dengimo kamerą transportuojamos sraigtiniu siurbliu. Šio proceso metu srutos yra veikiamos mažos šlyties jėgos ir išlieka didelės klampos būsenos, kad išlaikytų savo stabilumą. Kai suspensija akimirksniu išstumiama iš dangos galvutės lūpos, ji yra veikiama dideliu šlyties greičiu, tada sumažėja srutų klampumas ir užtikrinamas sklandus tekėjimas. Suspensiją perkėlus į srovės kolektorių, šlyties greitis mažėja ir išlieka didelio klampumo būsenoje. Tai gali užkirsti kelią arba sumažinti dalelių nusėdimą, kai suspensija stovi arba džiovinimo proceso metu, užtikrinant pastovų dangos storį.

Viskoelastingumas taip pat yra svarbus atskaitos standartas vertinant srutų savybes. Tai parodo ryšį tarp srutos klampumo (skystas) ir elastingumo (kietos medžiagos); Paprasčiau tariant, jis apibūdina, ar srutos panašesnės į skystą, ar kietą. Jei ličio baterijos suspensija yra tik klampi ir neturi elastingumo, dengimo metu gali atsirasti stiprių siūlų, dėl kurių dangos veikimas bus prastas. Todėl ličio baterijų suspensija turi turėti ne tik klampumą, bet ir tam tikrą elastingumo laipsnį, kad dengimo metu nutrūkę gijos greitai atšoktų ir užtikrintų vienodą dangą. Jei suspensija yra labai elastinga arba visai nėra klampos, tai rodo stiprią aglomeraciją arba kietą struktūrą, todėl dengti neįmanoma.

Viskoelastingumas paprastai matuojamas naudojant reometrą. Mažos -amplitudės vibracinės šlyties jėgos, pvz., amplitudės skenavimas ir dažnio nuskaitymas, taikomos srutos klampumui matuoti.

Šlyties greitis nuolat didinamas nuo nulio iki pastovios vertės, o šio proceso metu registruojamas atitinkamas šlyties įtempis. Tada šlyties greitis palaipsniui mažinamas iki nulio ir užregistruojama atitinkama šlyties įtempio vertė. Galima nubraižyti uždarą šlyties greičio ir šlyties įtempio kreivę; ši kreivė vadinama tiksotropiniu normaliu žiedu. Kuo didesnis įprasto žiedo plotas, tuo didesnis tiksotropinis veikimas ir atvirkščiai.

Klampumas yra esminis veiksnys vertinant ličio -jonų akumuliatorių srutų stabilumą. Tiek per didelis, tiek mažas klampumas kenkia dangai. Didelio-klampumo suspensijos yra mažiau linkusios nusėsti ir geriau pasiskirstyti, tačiau dėl pernelyg didelio klampumo blogai išsilygina, todėl dengimas tampa sudėtingas ir sumažėja dengimo greitis. Tinkamai sumažinus klampumą, pagerėja dangos efektyvumas. Mažesnis klampumas užtikrina gerą suspensijos takumą ir padeda pašalinti oro burbuliukus, tačiau dėl pernelyg mažo klampumo kyla džiovinimo sunkumų, sumažėja dangos greitis, pablogėja dangos netolygumas ir gali atsirasti dangos įtrūkimų ir srutų susikaupimo.

Gamybos metu, ypač srutoms pastovėjus tam tikrą laiką, klampumas dažnai kinta, daugiausia trimis būdais: padidėja klampumas, sumažėja klampumas ir ypatingais atvejais.

(1) Padidėjęs klampumas:Po ilgo stovėjimo koloidas pasikeičia iš solinės būsenos į gelio būseną, todėl suspensijos klampumas padidėja. Lėtai maišant suspensiją bus atkurtas klampumas.

(2) Klampumo mažinimas:Klampumas mažėja, kai rišiklis sugeria drėgmę ir patiria kokybinius pokyčius, struktūrinius pakitimus maišymo metu arba suyra. Dėl ilgo maišymo, pernelyg didelio maišymo greičio ir netolygios suspensijos dispersijos homogenizacijos metu gali sumažėti klampumas. Pridėjus suspensijos stabilizatorių, dispergentų ar aktyviųjų paviršiaus medžiagų, galima pagerinti srutos stabilumą, nes tai yra įkrovos atstūmimo ir sterinių kliūčių principai. Be to, visi komponentai turi būti kruopščiai išdžiovinti prieš homogenizavimą.

(3) Ypatingi atvejai:Aktyvios medžiagos gali sugerti drėgmę sandėliavimo metu arba būti maišomos didelėje{0}}drėgmės aplinkoje, todėl PVDF sugeria drėgmę ir susidaro „želė“{1}} suspensija. Kai srutos pasižymi ypač ryškia želė konsistencija{3}}, jos yra netinkamos naudoti. Tokiu atveju probleminę srutą galima išdžiovinti, rišiklį ir NCM išgarinti ir atskirti, tada sijoti, sumalti ir proporcingai įmaišyti į įprastą srutą. Tada jis gali būti naudojamas nepažeidžiant akumuliatoriaus veikimo. Todėl efektyviausias prevencijos būdas yra kruopščiai išdžiovinti medžiagą prieš homogenizavimą, išmatuoti drėgmės kiekį ir griežtai kontroliuoti drėgmę homogenizuojant.

Kietųjų medžiagų, tokių kaip aktyviosios medžiagos, laidžios medžiagos ir rišikliai, procentas bendroje srutų masėje vadinamas kietųjų medžiagų kiekiu srutoje. Paprastai kietosios medžiagos kiekis yra nuo 40% iki 70%. Pagrindinis kietųjų medžiagų kiekio nustatymo metodas yra džiovinimo metodas. Pasverkite suspensiją, kurios masė yra M, padėkite į tam tikrą temperatūrą, kad išdžiūtų tirpiklis, ir vėl pasverkite m svoriu. Tada kietųjų medžiagų kiekis apskaičiuojamas kaip m=M/M. Drėgmės matuokliu galima greitai ir gana tiksliai išmatuoti kietosios medžiagos kiekį srutose. Drėgmės matuoklis naudoja šiluminio svorio praradimo principą; jis tolygiai šildo mėginį halogenine lempa, kad išgarintų tirpiklį, ir apskaičiuoja kietųjų medžiagų kiekį pagal masės pokytį prieš ir po kaitinimo.

Taikant tą patį homogenizacijos procesą ir formulę, kuo didesnis kietųjų medžiagų kiekis srutoje, tuo didesnis jos klampumas. Panašiai, kuo mažesnis kietosios medžiagos kiekis, tuo mažesnis klampumas. Nustatytame kietosios medžiagos kiekio intervale didesnė reikšmė rodo didesnį suspensijos stabilumą. Padidinus kietųjų medžiagų kiekį galima sumažinti tirpiklio naudojimą, sutrumpinti srutų maišymo laiką ir pagerinti dengimo bei džiovinimo efektyvumą. Tačiau didėjant kietųjų medžiagų kiekiui, didėja klampumas, mažėja sklandumas, todėl dengimas tampa sudėtingesnis ir įranga labiau susidėvi.

Susisiekite dabar