Podrobné vysvětlení změn stavu částic materiálu během přípravy suspenze elektrod

Tloušťka pólového nástavce lithiové baterie je obvykle asi 40-200 μm a tloušťka pólového nástavce se liší podle typu baterie (vysoká energie, vysoký výkon atd.). Pokud chcete, aby lithiová baterie měla dobrý elektrochemický výkon, musí mít pólový nástavec stejnou tloušťku vpředu, uprostřed i vzadu a hladký povrch bez vad. Za podmínky, že je vyloučen proces potahování, je příprava kejdy klíčovým postupem pro stanovení její kvality. Viskozita dobré suspenze lithiové baterie je stabilní a nelze ji snadno měnit, velikost částic je malá, po povlékání a sušení není zjevná zrnitost a nejsou zde žádné cizí látky, například bubliny. Během procesu přípravy kejdy pak je třeba věnovat pozornost dvěma hlavním aspektům: jedním je rovnoměrné rozptýlení výchozích materiálů; druhou je zabránit sekundární aglomeraci způsobené interakcí mezi surovinami. Účelem procesu míchání je proto rovnoměrné rozptýlení a míchání původních materiálů a zároveň zabránění opětovnému spojení částic.

Pólové nástavce lithiové baterie jsou rozděleny na kladné póly a záporné pólové nástavce. Aktivní materiály, vodivá činidla, pojiva a rozpouštědla použitá ve dvou pólových nástavcích se liší podle bateriového systému. Smíchat takový složitý vícefázový systém do homogenní suspenze suspenze vyžaduje více praktických zkušeností a teoretických základů. Čím menší je velikost částic materiálu, tím zvláštnější je tvar, tím obtížnější je jeho disperze, zejména vodivé činidlo - saze, které se během míchání často aglomerují na velké kousky, nejen že nehraje dobře vodivý roli, ale také ovlivňuje specifickou energii baterie. Saze lze použít nejen v lithiových bateriích, ale také v plastech, polymerech a dalších průmyslových odvětvích, takže existuje mnoho studií o disperzi sazí. Podle aktuální výzkumné zprávy existuje několik způsobů, jak rozptýlit aglomeráty:

První disperze nalevo (eroze) nastává působením relativně slabé mechanické síly. V této době materiál proudí mechanickou silou a vytváří aglomeráty částic různých velikostí. Během tohoto procesu se malé úlomky materiálu postupně odlupují z velkých agregátů a vytvářejí sekundární částice. Když vnější mechanická síla přesáhne určitou kritickou hodnotu, dojde k prasknutí částic náhle, jak je znázorněno uprostřed výše uvedeného obrázku. Pokud mechanická energie dosáhne určité úrovně a čas se prodlouží, částice se budou i nadále rozpadat, ale pravděpodobnost tohoto jevu je nízká.

Během přípravy suspenze lithiové baterie může mít kontaktní forma mezi materiály tři stavy zobrazené na obrázku výše. Za prvé, strukturu sazí nelze snadno změnit a její distribuce je relativně jednotná, existuje jako struktura1. Jak postupuje mechanické míchání, dojde současně k depolymeraci a disperzi vodivého činidla a nakonec je vodivé činidlo zcela potaženo na povrchu živé látky.

Je to velmi důležitý proces od existence částic suroviny, aby se stal homogenně smíchanou látkou. Celý proces lze rozdělit na pevný práškový stav (I), smíšený vlhký stav (II) a nakonec vytvořený suspendovaný stav (III). Řízení procesu je znázorněno na obrázku níže.

Vlastnosti, výhody a nevýhody jednotlivých fází tohoto procesu jsou uvedeny v následující tabulce:

Ve fázi suchého míchání ovlivňuje disperze vodivého činidla vstupní energie zařízení, mechanická síla a velikost částic živého materiálu. Aglomerace materiálů je navíc velmi ovlivněna vlhkostí vzduchu.

Smáčivý stav začíná, když se k pevnému prášku přidá rozpouštědlo poprvé. Stupeň smáčení závisí na stupni nasycení prášku kapalinou a stavu adheze a napětí. V tomto procesu neustále dochází k disperzi a aglomeraci, přičemž se mění stav míchání směsi. Když je dosaženo gelového bodu nebo plně nasyceného stavu, již není zapotřebí velké síly a interakční síla mezi částicemi se také sníží, a poté ji lze zředit, aby se snížil na požadovaný obsah pevné látky. Ve fázi zředění suspenze je zapojena mechanika tekutin a smyková síla kejdy. Za podmínek proudění tekutiny posouvá smyková síla vyvíjená mixérem na částice, aby byl materiál ve stabilním stavu.

Různé procesy zpracování a kontroly vyvíjejí různé síly na materiál a suroviny, což způsobí uniformitu částic. Zejména pro vodivé činidlo pro saze má proměnlivá intenzita napětí velmi dobrý účinek na elektronickou vodivost, kapacitu baterie a proudovou hustotu pólového nástavce. Velký vliv, takže je velmi nutné pochopit stav fáze míchání materiálu v procesu přípravy kejdy.