Kuidas hinnata liitium{0}}ioonaku elektroodi suspensiooni?

Liitium{0}}ioonakude tootmisel on läga valmistamine esimene protsess. Lobri sobivus pärast segamist mõjutab otseselt järgnevat katmist ja aku lõplikku jõudlust ning on aku maksumuse oluline näitaja. Seetõttu on läga ettevalmistamisel liitium-ioonakude valmistamisel keskne roll. Uuringud näitavad, et liitium-ioonaku elektroodi ideaalset mikroskoopilist osakeste jaotust iseloomustab aktiivsete materjalide ühtlane hajumine ilma aglomeratsioonita ja juhtiva aine osakeste õhukesekihiline dispersioon, mis moodustab juhtiva võrgu. Ühtlase osakeste jaotusega elektroodidest valmistatud liitium-ioonakudel on suurepärane elektrokeemiline jõudlus ja pikk kasutusiga. Seetõttu testitakse ja iseloomustatakse liitium{10}}ioonakude suspensioonide voolavust, stabiilsust ja ühtlust, et hinnata nende sobivust järgnevateks katmisprotsessideks ja nende panust aku aktiivsete materjalide toimimisse.

Liitium{0}}ioonakude tootmisel on läga valmistamine esimene protsess. Lobri sobivus pärast segamist mõjutab otseselt järgnevat katmist ja aku lõplikku jõudlust ning on aku maksumuse oluline näitaja. Seetõttu on läga ettevalmistamisel liitium-ioonakude valmistamisel keskne roll. Uuringud on näidanud, et liitium-ioonaku elektroodide ideaalset mikroosakeste jaotumist iseloomustab aktiivsete materjalide ühtlane hajumine ilma aglomeratsioonita ja juhtiva aine osakeste õhukesekihiline hajumine, mis moodustab juhtiva võrgu. Ühtlase osakeste jaotusega elektroodidest valmistatud liitium-ioonakudel on suurepärane elektrokeemiline jõudlus ja pikk kasutusiga. Seetõttu testitakse ja iseloomustatakse liitium{10}}ioonakude suspensioonide voolavust, stabiilsust ja ühtlust, et hinnata nende sobivust järgnevateks katmisprotsessideks ja tõhusust aku aktiivsete materjalide jõudluse parandamisel.

Elektroodide suspensioonid ei ole -Newtoni vedelikud ja neid on kahte tüüpi: positiivsete elektroodide suspensioonid ja negatiivsete elektroodide suspensioonid, mis jagunevad õli{1}}- ja veepõhisteks{2}}süsteemideks. Segatud lobril peab olema hea voolavus, stabiilsus ja ühtlus. Erineva voolavusega lobride olekud on toodud joonisel. Liiga madal või kõrge viskoossus, settimine, aglomeratsioon ja ebaühtlane dispersioon võivad oluliselt mõjutada järgnevaid katmisprotsesse, põhjustades defekte elektroodi makroskoopilises välimuses ja ebaühtlust selle mikrostruktuuris. Erinevalt traditsiooniliste paberi- ja katmistööstuse nõuetest läga suhtes mõjutab liitiumaku läga ühtlus ja stabiilsus lõppkokkuvõttes aku elektrilist jõudlust, põhjustades mitmeid probleeme, nagu pinge halvenemine, tsükli eluea vähenemine ja aku halb konsistents. Seetõttu on läga nõuetekohane iseloomustamine ja testimine enne katmist ülioluline, et teha kindlaks selle sobivus töötlemiseks.

Kui vedelik voolab, tekib molekulide vahel sisehõõrdumine; seda omadust nimetatakse viskoossuseks, mõõdetuna numbriliselt.

Viskoossus=nihkepinge / nihkekiirus

Funktsionaalset seost nihkekiiruse ja nihkepinge vahel nimetatakse reoloogiliseks kõveraks, mida tavaliselt kasutatakse läga (vedeliku) viskoossuse ja nihkeomaduste muutumise kirjeldamiseks. Vedelikutüüpide eristamiseks saab kasutada reoloogilisi kõveraid. Newtoni vedelike puhul on nihkepinge ja nihkekiiruse vaheline seos reoloogilisel kõveral sirgjoon, mis läbib alguspunkti.

Tootmises,digitaalne pöörlev viskosimeeterja reomeetreid kasutatakse tavaliselt viskoossuse ja reoloogiliste kõverate mõõtmiseks. Viskosimeetrite kasutamine on lihtne, samas kui reomeetrid võivad mõõta laiemat vahemikku ja põhjalikumaid viskoossuse{1}}nihkekiiruse/pinge kõveraid ning pakkuda täpsemaid tulemusi. Patarei suspensioonidel kui mitte--Newtoni vedelikel on erinevad reoloogilised omadused, sealhulgas nihkehõrenemine, viskoelastsus ja tiksotroopsus.

Enamikul liitium-ioonelektroodide suspensioonidel on nihkega hõrenemisomadused. Nagu on näidatud joonisel, väheneb nihkeviskoossus nihkekiiruse suurenedes. See omadus on rohkem väljendunud suure kuivainesisaldusega suspensioonides. Suurema nihkekiiruse korral lõhuvad tugevad nihkejõud materjalide vahel moodustunud võrgustiku struktuuri, mistõttu osakesed asetsevad ümber järjestatumaks struktuuriks, mis on paralleelne nihkeväljaga, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine ja suurema nihkekiiruse korral Newtoni platoo saavutamine.

See mitte--Newtoni omadus on elektroodide ettevalmistamise katmisprotsessis kasulik. Enne kasutamistelektroodide katmise masin, veetakse läga ülekandepaagist kattekambrisse kruvipumba abil. Selle protsessi käigus mõjub lobrile väike nihkejõud ja see jääb stabiilsuse säilitamiseks kõrge viskoossusega olekusse. Kui lobri väljutatakse silmapilkselt kattepea huult, mõjub see suurele nihkekiirusele, misjärel läga viskoossus väheneb, tagades sujuva voolamise. Pärast lobri ülekandmist voolukollektorisse väheneb nihkekiirus ja see jääb kõrge viskoossusega olekusse. See võib takistada või vähendada osakeste settimist, kui suspensioon on paigal või kuivamisprotsessi ajal, tagades katte ühtlase paksuse.

Viskoelastsus on ka oluline võrdlusstandard läga omaduste hindamisel. See näitab seost läga viskoossuse (vedelik) ja elastsuse (tahke aine) vahel; lihtsamalt öeldes iseloomustab see seda, kas läga sarnaneb rohkem vedela või tahke ainega. Kui liitiumaku suspensioon on ainult viskoosne ja sellel puudub elastsus, tekib katmise ajal tugev nöörimine, mille tulemuseks on katte halb toimivus. Seetõttu peab liitiumaku läga lisaks viskoossusele olema ka teatud määral elastne, võimaldades katkistel kiududel katmise ajal kiiresti tagasi põrkuda ja tagada ühtlase katmise. Kui suspensioonil on väga kõrge elastsus või viskoossus puudub, viitab see tugevale aglomeratsioonile või tahkele -taolisele struktuurile, mis muudab katmise võimatuks.

Viskoelastsust mõõdetakse üldiselt reomeetriga. Vedeliku viskoelastsuse mõõtmiseks rakendatakse väikese-amplituudiga vibratsioonilisi nihkejõude, nagu amplituudi skaneerimine ja sagedusskaneerimine.

Nihkekiirust suurendatakse pidevalt nullist konstantse väärtuseni ja selle protsessi käigus registreeritakse vastav nihkepinge. Seejärel vähendatakse nihkekiirust järk-järgult nullini ja vastav nihkepinge väärtus registreeritakse. Võib joonistada nihkekiiruse ja nihkepinge suletud kõvera; seda kõverat nimetatakse tiksotroopseks normaalrõngaks. Mida suurem on tavalise rõnga pindala, seda suurem on tiksotroopne jõudlus ja vastupidi.

Viskoossus on liitium-ioonakude suspensioonide stabiilsuse hindamisel ülioluline tegur. Nii liiga kõrge kui ka madal viskoossus on katmisele kahjulik. Kõrge -viskoossusega suspensioonid on vähem altid settimisele ja neil on parem dispergeeritavus, kuid liiga kõrge viskoossus põhjustab halva tasandamise, muutes katmise keeruliseks ja vähendades katmiskiirust. Viskoossuse sobiv vähendamine aitab parandada katte efektiivsust. Madalam viskoossus tagab läga hea voolavuse ja aitab eemaldada õhumulle, kuid liiga madal viskoossus põhjustab kuivamisraskusi, vähendab katmise kiirust, süvendab ebaühtlast katmist ning võib põhjustada katte pragunemist ja läga aglomeratsiooni.

Tootmise ajal, eriti pärast seda, kui läga on mõnda aega seisnud, muutub viskoossus sageli, peamiselt kolmel viisil: suurenenud viskoossus, vähenenud viskoossus ja erijuhtudel.

(1) Suurenenud viskoossus:Pärast pikaajalist seismist muutub kolloid soololekust geeli olekusse, põhjustades lobri viskoossuse suurenemist. Pulbri aeglane segamine taastab viskoossuse.

(2) Viskoossuse vähendamine:Viskoossus väheneb, kui sideaine imab niiskust ja läbib kvalitatiivseid muutusi, struktuurimuutusi segamise ajal või lagunemist. Pikaajaline segamine, liiga kiire segamiskiirus ja suspensiooni ebaühtlane hajumine homogeniseerimise ajal võivad viia viskoossuse vähenemiseni. Pudeli stabilisaatorite, dispergeerivate ainete või pindaktiivsete ainete lisamine võib parandada läga stabiilsust laengu tõrjumise ja steerilise takistuse põhimõtete kaudu. Lisaks tuleb kõik komponendid enne homogeniseerimist põhjalikult kuivatada.

(3) Erijuhtumid:Aktiivsed materjalid võivad ladustamise ajal niiskust imada või segada kõrge{0}}niiskusega keskkonnas, mistõttu PVDF imab niiskust ja tekitab tarretisetaolise suspensiooni. Kui suspensioonil on eriti väljendunud tarretis{3}}taoline konsistents, on see kasutuskõlbmatu. Sel juhul saab probleemse läga kuivatada, sideaine ja NCM aurustada ja eraldada, seejärel sõeluda, jahvatada ja segada proportsionaalselt tavaliseks lägaks. Seejärel saab seda kasutada ilma aku jõudlust mõjutamata. Seetõttu on kõige tõhusam ennetusmeetod materjali põhjalik kuivatamine enne homogeniseerimist, niiskusesisalduse mõõtmine ja niiskuse range kontrollimine homogeniseerimise ajal.

Tahkete ainete, nagu toimeained, juhtivad ained ja sideained, protsenti läga kogumassist nimetatakse läga tahkete ainete sisalduseks. Tavaliselt on tahke aine sisaldus vahemikus 40% kuni 70%. Tahkeainesisalduse kontrollimise peamine meetod on kuivatamine. Kaalutakse läga massiga M, asetatakse see teatud temperatuurile, et lahusti kuivaks, ja seejärel kaalutakse uuesti massiga m. Tahke aine sisaldus arvutatakse seejärel kui m=M/M. Niiskusmõõturiga saab kiiresti ja suhteliselt täpselt mõõta läga tahkeainesisaldust. Niiskusmõõtur kasutab termilise kaalukaotuse põhimõtet; see soojendab proovi ühtlaselt halogeenlambiga, et lahusti aurustada, ja arvutab tahke aine sisalduse massimuutuse järgi enne ja pärast kuumutamist.

Sama homogeniseerimisprotsessi ja koostise korral, mida suurem on läga tahke aine sisaldus, seda suurem on selle viskoossus. Samamoodi, mida madalam on tahke aine sisaldus, seda madalam on viskoossus. Tahkeainesisalduse määratletud vahemikus näitab kõrgem väärtus suuremat läga stabiilsust. Tahke aine sisalduse suurendamine võib vähendada lahusti kasutamist, lühendada läga segamise aega ning parandada katmise ja kuivatamise efektiivsust. Kui aga tahke aine sisaldus suureneb, siis viskoossus suureneb, voolavus väheneb, mis raskendab katmist ja põhjustab seadmete tugevamat kulumist.

Võtke kohe ühendust