Kuinka arvioida litium{0}}ioni-akkuelektrodilietettä?

Litium{0}}ioni-akkujen tuotannossa lietteen valmistus on ensimmäinen prosessi. Lietteen soveltuvuus sekoittamisen jälkeen vaikuttaa suoraan myöhempään pinnoitukseen ja akun lopulliseen suorituskykyyn, ja se on ratkaiseva akun kustannusten indikaattori. Siksi lietteen valmistelulla on keskeinen rooli litium-ioni-akkujen valmistuksessa. Tutkimukset osoittavat, että litiumioniakkuelektrodin ihanteellinen mikroskooppinen hiukkasjakauma on ominaista aktiivisten materiaalien tasaiseksi hajoamiseksi ilman agglomeraatiota ja johtavan aineen hiukkasten ohutkerroksinen dispersio muodostaen johtavan verkon. Tasaisesti jakautuneista elektrodeista valmistetuilla litium-ioniakuilla on erinomainen sähkökemiallinen suorituskyky ja pitkä käyttöikä. Siksi litiumioniakkulietteiden juoksevuus, stabiilisuus ja tasaisuus testataan ja karakterisoidaan yleensä, jotta voidaan arvioida niiden soveltuvuus myöhempään pinnoitusprosesseihin ja niiden vaikutus akun aktiivisten materiaalien suorituskykyyn.

Litium{0}}ioni-akkujen tuotannossa lietteen valmistus on ensimmäinen prosessi. Lietteen soveltuvuus sekoittamisen jälkeen vaikuttaa suoraan myöhempään pinnoitukseen ja akun lopulliseen suorituskykyyn, ja se on ratkaiseva akun kustannusten indikaattori. Siksi lietteen valmistelulla on keskeinen rooli litium-ioni-akkujen valmistuksessa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että litium-ioniakkuelektrodien ihanteellinen mikrohiukkasjakauma on ominaista aktiivisten materiaalien tasaiseen hajoamiseen ilman agglomeraatiota ja johtavien aineiden hiukkasten ohutkerrosdispersiolla muodostaen johtavan verkon. Tasaisesti jakautuneista elektrodeista valmistetuilla litium-ioniakuilla on erinomainen sähkökemiallinen suorituskyky ja pitkä käyttöikä. Siksi litiumioniakkulietteiden juoksevuus, stabiilisuus ja tasaisuus testataan ja karakterisoidaan yleensä, jotta voidaan arvioida niiden soveltuvuus myöhempään pinnoitusprosesseihin ja niiden tehokkuus akun aktiivisten materiaalien suorituskyvyn parantamisessa.

Elektrodilietteet ovat ei--newtonilaisia ​​nesteitä, ja niitä on kahta tyyppiä: positiiviset elektrodilietteet ja negatiiviset elektrodilietteet, jotka luokitellaan öljy{1}}- ja vesi{2}}pohjaisiin järjestelmiin. Sekoitettulla lietteellä tulee olla hyvä juoksevuus, stabiilisuus ja tasaisuus. Eri juoksevuuden omaavien lietteiden tilat on esitetty kuvassa. Liian alhainen tai korkea viskositeetti, sedimentaatio, agglomeroituminen ja epätasainen dispersio voivat vaikuttaa merkittävästi myöhempiin pinnoitusprosesseihin aiheuttaen puutteita elektrodin makroskooppisessa ulkonäössä ja epäjohdonmukaisuuksia sen mikrorakenteessa. Toisin kuin perinteisen paperinvalmistus- ja päällystysteollisuuden lietteen vaatimukset, litiumakkulietteen tasaisuus ja stabiilisuus vaikuttavat viime kädessä akun sähköiseen suorituskykyyn, mikä johtaa useisiin ongelmiin, kuten jännitteen heikkenemiseen, syklin lyhenemiseen ja huonoon akun konsistenssiin. Siksi lietteen asianmukainen karakterisointi ja testaus ennen päällystystä sen prosessointikelpoisuuden määrittämiseksi on ratkaisevan tärkeää.

Kun neste virtaa, molekyylien välillä tapahtuu sisäistä kitkaa; Tätä ominaisuutta kutsutaan numeerisesti mitattuna viskositeetiksi.

Viskositeetti=Leikkausjännitys / leikkausnopeus

Leikkausnopeuden ja leikkausjännityksen välistä toiminnallista suhdetta kutsutaan reologiseksi käyräksi, jota käytetään yleisesti kuvaamaan lietteen (nesteen) viskositeetin vaihtelua leikkausominaisuuksien kanssa. Reologisia käyriä voidaan käyttää nestetyyppien erottamiseen. Newtonin nesteillä leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden välinen suhde reologisella käyrällä on origon kautta kulkeva suora viiva.

Tuotannossa,digitaalinen rotaatioviskosimetrija reometrejä käytetään yleisesti viskositeetin ja reologisten käyrien mittaamiseen. Viskosimetrit ovat yksinkertaisia ​​käyttää, kun taas reometrit voivat mitata laajemman alueen ja kattavampia viskositeetti-leikkausnopeus/jännityskäyriä ja antaa tarkempia tuloksia. Paristolietteillä, kuten ei--newtonilaisina nesteinä, on erilaisia ​​reologisia ominaisuuksia, mukaan lukien leikkausoheneminen, viskoelastisuus ja tiksotropia.

Useimmilla litium-ionielektrodilietteillä on leikkausohenemisominaisuuksia. Kuten kuvasta näkyy, leikkausviskositeetti pienenee leikkausnopeuden kasvaessa. Tämä ominaisuus on selvempi lietteissä, joissa on korkea kiintoainepitoisuus. Suuremmilla leikkausnopeuksilla voimakkaat leikkausvoimat häiritsevät materiaalien väliin muodostuvaa verkkorakennetta, jolloin hiukkaset järjestäytyvät uudelleen järjestyneempään rakenteeseen, joka on samansuuntainen leikkauskentän kanssa, mikä johtaa viskositeetin laskuun ja saavuttaa Newtonin tasangon suuremmilla leikkausnopeuksilla.

Tämä ei--newtonilainen ominaisuus on edullinen elektrodien valmistuksen pinnoitusprosessissa. Ennen kuin käytätelektrodien pinnoituskone, liete kuljetetaan siirtosäiliöstä päällystyskammioon ruuvipumpulla. Tämän prosessin aikana lietteeseen kohdistuu pieni leikkausvoima ja se pysyy korkean viskositeetin tilassa stabiiliutensa ylläpitämiseksi. Kun liete poistuu välittömästi päällystyspään huulista, se altistetaan suurelle leikkausnopeudelle, jolloin lietteen viskositeetti laskee, mikä varmistaa tasaisen virtauksen. Kun liete on siirretty virrankerääjään, leikkausnopeus pienenee ja se pysyy korkean viskositeetin tilassa. Tämä voi estää tai vähentää hiukkasten sedimentaatiota, kun liete on paikallaan tai kuivausprosessin aikana, mikä varmistaa tasaisen pinnoitteen paksuuden.

Viskoelastisuus on myös tärkeä vertailustandardi lietteen ominaisuuksien arvioinnissa. Se osoittaa lietteen viskositeetin (neste) ja elastisuuden (kiinteä aine) välisen suhteen; yksinkertaisesti sanottuna se kuvaa, onko liete enemmän nestettä vai kiinteää ainetta. Jos litiumakkuliete on vain viskoosia ja siitä puuttuu joustavuus, päällystyksen aikana esiintyy voimakasta narua, mikä johtaa huonoon pinnoitteen suorituskykyyn. Siksi litiumakkulietteellä on oltava tietty elastisuusaste viskositeetin lisäksi, mikä mahdollistaa katkenneiden filamenttien nopean pomppimisen pinnoituksen aikana ja varmistaa tasaisen pinnoituksen. Jos lietteellä on erittäin korkea elastisuus tai se ei ole lainkaan viskositeettia, se viittaa vakavaan agglomeroitumiseen tai kiinteään -kaltaiseen rakenteeseen, mikä tekee päällystämisen mahdottomaksi.

Viskoelastisuus mitataan yleensä reometrillä. Lietteen viskoelastisuuden mittaamiseen käytetään pieniä-amplitudisia värähtelyleikkausvoimia, kuten amplitudipyyhkäisyä ja taajuusskannausta.

Leikkausnopeutta nostetaan jatkuvasti nollasta vakioarvoon ja vastaava leikkausjännitys tallennetaan tämän prosessin aikana. Sitten leikkausnopeus pienennetään asteittain nollaan ja vastaava leikkausjännitysarvo kirjataan. Leikkausnopeuden ja leikkausjännityksen välinen suljettu käyrä voidaan piirtää; tätä käyrää kutsutaan tiksotrooppiseksi normaalirenkaaksi. Mitä suurempi normaalin renkaan pinta-ala, sitä suurempi tiksotrooppinen suorituskyky on ja päinvastoin.

Viskositeetti on ratkaiseva tekijä litium-ioni-akkulietteiden stabiilisuuden arvioinnissa. Sekä liian korkeat että matalat viskositeetit ovat haitallisia pinnoitteelle. Korkean -viskositeettiset lietteet ovat vähemmän alttiita laskeutumaan ja niillä on parempi dispergoituvuus, mutta liian korkea viskositeetti johtaa huonoon tasoittumiseen, mikä tekee päällystämisestä vaikeaa ja vähentää päällystysnopeutta. Sopiva viskositeetin vähentäminen parantaa pinnoitteen tehokkuutta. Matalampi viskositeetti tarjoaa hyvän lietteen juoksevuuden ja auttaa poistamaan ilmakuplia, mutta liian alhainen viskositeetti johtaa kuivumisvaikeuksiin, hidastaa pinnoitusnopeutta, pahentaa pinnoitteen epätasaisuutta ja voi aiheuttaa pinnoitteen halkeilua ja lietteen agglomeroitumista.

Tuotannon aikana, erityisesti lietteen seisottua jonkin aikaa, viskositeetti muuttuu usein, pääasiassa kolmella tavalla: lisääntynyt viskositeetti, alentunut viskositeetti ja erikoistapaukset.

(1) Lisääntynyt viskositeetti:Pitkän seisomisen jälkeen kolloidi muuttuu soolitilasta geelitilaan, jolloin lietteen viskositeetti kasvaa. Lietteen hidas sekoittaminen palauttaa viskositeetin.

(2) Viskositeetin vähennys:Viskositeetti laskee, kun sideaine imee kosteutta ja käy läpi laadullisia muutoksia, rakenteellisia muutoksia sekoituksen aikana tai hajoamista. Pitkäaikainen sekoitus, liian nopea sekoitusnopeus ja lietteen epätasainen dispergointi homogenoinnin aikana voivat kaikki johtaa viskositeetin laskuun. Lietteen stabilointiaineiden, dispergointiaineiden tai pinta-aktiivisten aineiden lisääminen voi parantaa lietteen stabiilisuutta varauksen hylkimisen ja steerisen esteen periaatteiden kautta. Lisäksi kaikki komponentit on kuivattava perusteellisesti ennen homogenointia.

(3) Erityistapaukset:Aktiiviset materiaalit voivat imeä kosteutta varastoinnin aikana tai niitä sekoitetaan korkean{0}}kosteuden ympäristöissä, jolloin PVDF imee kosteutta ja tuottaa hyytelömäisen lietteen. Kun lietteen koostumus on erityisen selvä hyytelömäinen{3}}, se on käyttökelvoton. Tässä tapauksessa ongelmallinen liete voidaan kuivata, sideaine ja NCM höyrystää ja erottaa, sitten seuloa, jauhaa ja sekoittaa suhteellisesti normaaliin lietteeseen. Sitä voidaan sitten käyttää vaikuttamatta akun suorituskykyyn. Siksi tehokkain ehkäisymenetelmä on kuivata materiaali perusteellisesti ennen homogenointia, mitata kosteuspitoisuus ja valvoa tiukasti kosteutta homogenoinnin aikana.

Kiinteiden aineiden, kuten aktiivisten aineiden, johtavien aineiden ja sideaineiden prosenttiosuutta lietteen kokonaismassasta kutsutaan lietteen kiintoainepitoisuudeksi. Yleensä kiintoainepitoisuus on välillä 40 % - 70 %. Pääasiallinen menetelmä kiintoainepitoisuuden testaamiseen on kuivausmenetelmä. Punnitaan liete, jonka massa on M, asetetaan se tiettyyn lämpötilaan liuotin kuivumaan ja punnitaan sitten uudelleen massalla m. Kiintoainepitoisuus lasketaan sitten muodossa m=M/M. Kosteusmittarilla voidaan nopeasti ja suhteellisen tarkasti mitata lietteen kiintoainepitoisuus. Kosteusmittari käyttää lämpöpainon pudotuksen periaatetta; se lämmittää tasaisesti näytettä halogeenilampulla haihduttaakseen liuottimen ja laskee kiintoainepitoisuuden massan muutoksen perusteella ennen ja jälkeen lämmityksen.

Samassa homogenointiprosessissa ja formulaatiossa mitä suurempi lietteen kiintoainepitoisuus on, sitä korkeampi on sen viskositeetti. Samoin mitä pienempi kiintoainepitoisuus, sitä pienempi viskositeetti. Kiintoainepitoisuuden määritellyllä alueella korkeampi arvo osoittaa parempaa lietteen stabiilisuutta. Kiintoainepitoisuuden lisääminen voi vähentää liuottimen käyttöä, lyhentää lietteen sekoitusaikaa ja parantaa pinnoitus- ja kuivaustehokkuutta. Kuitenkin, kun kiintoainepitoisuus kasvaa, viskositeetti kasvaa, juoksevuus heikkenee, mikä lisää pinnoitusvaikeutta ja aiheuttaa voimakkaampaa laitteiden kulumista.

Ota yhteyttä nyt