Lityum{0}}ionli akkumulyator elektrod shlamini qanday baholash mumkin?

Lityum{0}}ionli batareyalar ishlab chiqarishda shlam tayyorlash birinchi jarayondir. Aralashdan keyin atala yaroqliligi keyingi qoplamaga va batareyaning yakuniy ishlashiga bevosita ta'sir qiladi va batareya narxining hal qiluvchi ko'rsatkichidir. Shu sababli, litiy{3}}ionli batareyalar ishlab chiqarishda atala tayyorlash markaziy rol o'ynaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, litiy{5}}ionli akkumulyator elektrodining zarrachalarning ideal mikroskopik taqsimoti faol moddalarning aglomeratsiyasiz bir tekis dispersiyasi va o'tkazuvchan tarmoqni tashkil etuvchi o'tkazuvchi agent zarrachalarining yupqa qatlamli dispersiyasi bilan tavsiflanadi. Zarrachalar bir tekis taqsimlangan elektrodlardan tayyorlangan litiy{8}}ionli batareyalar mukammal elektrokimyoviy ko‘rsatkichlar va uzoq umr ko‘rish imkonini beradi. Shu sababli, litiy-ion batareyali shlamlarning oquvchanligi, barqarorligi va bir xilligi odatda sinovdan o'tkaziladi va ularning keyingi qoplama jarayonlari uchun yaroqliligi va batareyaning faol materiallarining ishlashiga qo'shgan hissasini baholash uchun tavsiflanadi.

Lityum{0}}ionli batareyalar ishlab chiqarishda shlam tayyorlash birinchi jarayondir. Aralashdan keyin atala yaroqliligi keyingi qoplamaga va batareyaning yakuniy ishlashiga bevosita ta'sir qiladi va batareya narxining hal qiluvchi ko'rsatkichidir. Shu sababli, litiy{3}}ionli batareyalar ishlab chiqarishda atala tayyorlash markaziy rol o'ynaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, litiy{5}}akkumulyator elektrodlarining ideal mikrozarracha taqsimoti faol moddalarning aglomeratsiyasiz bir tekis dispersiyasi va o'tkazuvchi tarmoqni tashkil etuvchi o'tkazuvchi agent zarrachalarining yupqa qatlamli dispersiyasi bilan tavsiflanadi. Zarrachalar bir tekis taqsimlangan elektrodlardan tayyorlangan litiy{8}}ionli batareyalar mukammal elektrokimyoviy ko‘rsatkichlar va uzoq umr ko‘rish imkonini beradi. Shu sababli, litiy-ion batareyali shlamlarning oquvchanligi, barqarorligi va bir xilligi odatda sinovdan o'tkaziladi va ularning keyingi qoplama jarayonlari uchun yaroqliligi va batareyaning faol materiallarining ishlashini oshirishda samaradorligini baholash uchun tavsiflanadi.

Elektrod shlamlari-Nyutonga xos boʻlmagan suyuqliklar boʻlib, ikki turga boʻlinadi: musbat elektrodli shlamlar va manfiy elektrodli eritmalar, ular moyga{1}}va suvga{2}}asoslangan tizimlarga boʻlinadi. Aralashtirilgan atala yaxshi oquvchanlik, barqarorlik va bir xillikka ega bo'lishi kerak. Turli oquvchanlikka ega bo'lgan shlamlarning holati rasmda ko'rsatilgan. Haddan tashqari past yoki yuqori yopishqoqlik, cho'kish, aglomeratsiya va notekis dispersiya keyingi qoplama jarayonlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin, bu elektrodning makroskopik ko'rinishidagi nuqsonlarni va uning mikro tuzilishidagi nomuvofiqliklarni keltirib chiqaradi. An'anaviy qog'oz ishlab chiqarish va qoplama sanoatida atala uchun talablardan farqli o'laroq, lityum batareya atalasining bir xilligi va barqarorligi oxir-oqibat batareyaning elektr ishlashiga ta'sir qiladi, bu kuchlanishning pasayishi, aylanish muddatini qisqartirish va batareyaning mustahkamligi kabi bir qator muammolarga olib keladi. Shuning uchun uni qayta ishlashga yaroqliligini aniqlash uchun qoplamadan oldin uni to'g'ri tavsiflash va sinovdan o'tkazish juda muhimdir.

Suyuqlik oqganda, molekulalar orasida ichki ishqalanish paydo bo'ladi; bu xususiyat son bilan o'lchanadigan yopishqoqlik deb ataladi.

Yopishqoqlik=Kesish kuchlanishi / kesish tezligi

Kesish tezligi va siljish kuchlanishi o'rtasidagi funktsional bog'liqlik reologik egri chiziq deb ataladi, odatda bulamaç (suyuqlik) yopishqoqligining kesish xususiyatlari bilan o'zgarishini tavsiflash uchun ishlatiladi. Suyuqlik turlarini ajratish uchun reologik egri chiziqlardan foydalanish mumkin. Nyuton suyuqliklari uchun reologik egri chiziqdagi siljish kuchlanishi va siljish tezligi o'rtasidagi bog'liqlik boshlang'ich nuqtadan o'tadigan to'g'ri chiziqdir.

Ishlab chiqarishda,raqamli aylanish viskozimetriva reometrlar odatda yopishqoqlik va reologik egri chiziqlarni o'lchash uchun ishlatiladi. Viskozimetrlarni ishlatish oson, reometrlar esa kengroq diapazonni va keng qamrovli yopishqoqlik-kesish tezligi/stress egri chiziqlarini o‘lchashi va aniqroq natijalarni berishi mumkin. Batareya shlamlari,-Nyutondan tashqari suyuqliklar sifatida turli xil reologik xususiyatlarni, jumladan, siljish, yopishqoqlik va tiksotropiyani namoyon qiladi.

Aksariyat litiy{0}}ionli elektrod shlamlari qirqib yupqalash xususiyatiga ega. Rasmda ko'rsatilganidek, kesish tezligi oshishi bilan kesish viskozitesi kamayadi. Bu xususiyat qattiq moddalar miqdori yuqori bo'lgan atalalarda ko'proq namoyon bo'ladi. Yuqori kesish tezligida kuchli kesish kuchlari materiallar o'rtasida hosil bo'lgan tarmoq strukturasini buzadi, bu zarrachalarni kesish maydoniga parallel ravishda yanada tartibli tuzilishga qayta joylashishiga olib keladi, natijada yopishqoqlik pasayadi va yuqori kesish tezligida Nyuton platosiga etadi.

Bu -Nyutonga xos bo'lmagan xususiyat elektrod tayyorlashning qoplama jarayonida foydalidir. Foydalanishdan oldinelektrod qoplama mashinasi, atala vida pompasi orqali uzatish tankidan qoplama kamerasiga tashiladi. Ushbu jarayon davomida atala past kesish kuchiga duchor bo'ladi va barqarorligini saqlab qolish uchun yuqori yopishqoqlik holatida qoladi. Qoplama boshi dudog'idan bir zumda chiqarib yuborilganda, u yuqori kesish tezligiga duchor bo'ladi, bunda atala viskozitesi pasayib, silliq oqimni ta'minlaydi. Atlama oqim kollektoriga o'tkazilgandan so'ng, kesish tezligi pasayadi va u yuqori yopishqoqlik holatida qoladi. Bu atala statsionar bo'lganda yoki quritish jarayonida zarrachalar cho'kishining oldini olishi yoki kamaytirishi mumkin, bu esa barqaror qoplama qalinligini ta'minlaydi.

Viskoelastiklik, shuningdek, atala xususiyatlarini baholash uchun muhim mos yozuvlar standartidir. Bu atalaning yopishqoqligi (suyuqligi) va elastikligi (qattiq) o'rtasidagi munosabatni ko'rsatadi; oddiy qilib aytganda, bu atala ko'proq suyuqlik yoki qattiq holatga o'xshashligini tavsiflaydi. Agar lityum batareyali atala faqat yopishqoq bo'lsa va egiluvchanligi yo'q bo'lsa, qoplama paytida qattiq tortilish paydo bo'ladi, bu esa qoplamaning yomon ishlashiga olib keladi. Shuning uchun, lityum batareyali atala yopishqoqlikka qo'shimcha ravishda ma'lum darajada elastiklikka ega bo'lishi kerak, bu esa singan filamentlarning qoplama paytida tezda tiklanishiga imkon beradi va bir xil qoplamani ta'minlaydi. Agar atala juda yuqori elastiklikka ega bo'lsa yoki umuman yopishqoqlikka ega bo'lmasa, bu qattiq aglomeratsiya yoki qattiq{4}}o'xshash tuzilishdan dalolat beradi, bu esa qoplamani imkonsiz qiladi.

Viskoelastiklik odatda reometr yordamida o'lchanadi. Amplitudani skanerlash va chastotani skanerlash kabi kichik-amplitudali tebranish kesish kuchlari loyning viskoelastikligini o'lchash uchun qo'llaniladi.

Kesish tezligi noldan doimiy qiymatgacha doimiy ravishda oshiriladi va bu jarayon davomida tegishli siljish kuchlanishi qayd etiladi. Keyinchalik, kesish tezligi asta-sekin nolga tushiriladi va mos keladigan kesish kuchlanish qiymati qayd etiladi. Kesish tezligi va siljish kuchlanishining yopiq egri chizig'ini chizish mumkin; bu egri chiziq tiksotropik normal halqa deb ataladi. Oddiy halqaning maydoni qanchalik katta bo'lsa, tiksotrop ko'rsatkich shunchalik yuqori bo'ladi va aksincha.

Yopishqoqlik litiy{0}}ionli akkumulyator eritmalarining barqarorligini baholashda hal qiluvchi omil hisoblanadi. Ham haddan tashqari yuqori, ham past viskoziteler qoplama uchun zararli. Yopishqoqlik yuqori bo'lgan bulamaçlar cho'kishga kamroq moyil bo'ladi va yaxshi dispersiyaga ega, lekin haddan tashqari yuqori yopishqoqlik yomon tekislashni keltirib chiqaradi, bu qoplamani qiyinlashtiradi va qoplama tezligini pasaytiradi. Yopishqoqlikni mos ravishda kamaytirish qoplama samaradorligini oshirishga yordam beradi. Pastroq yopishqoqlik atalaning yaxshi oquvchanligini ta'minlaydi va havo pufakchalarini olib tashlashga yordam beradi, lekin haddan tashqari past yopishqoqlik quritish qiyinchiliklariga olib keladi, qoplama tezligini pasaytiradi, notekis qoplamani kuchaytiradi va qoplamaning yorilishi va atala aglomeratsiyasiga olib kelishi mumkin.

Ishlab chiqarish jarayonida, ayniqsa, atala bir muddat turgandan so'ng, yopishqoqlik tez-tez o'zgaradi, asosan, uchta usulda: yopishqoqlikni oshirish, yopishqoqlikni kamaytirish va maxsus holatlar.

(1) Yopishqoqlikni oshirish:Uzoq vaqt tik turgandan so'ng, kolloid eritma holatidan gel holatiga o'tadi, bu esa atala yopishqoqligini oshiradi. Sekin-asta aralashtirib, yopishqoqlikni tiklaydi.

(2) Yopishqoqlikni pasaytirish:Bog'lovchi namlikni o'ziga singdirib, sifat o'zgarishlariga, aralashtirish paytida struktura o'zgarishiga yoki degradatsiyaga duchor bo'lganda, yopishqoqlik kamayadi. Uzoq vaqt davomida aralashtirish, haddan tashqari tez aralashtirish tezligi va gomogenlash jarayonida atalaning notekis dispersiyasi bularning barchasi yopishqoqlikning pasayishiga olib kelishi mumkin. Atlama stabilizatorlarini, dispersantlarni yoki sirt faol moddalarni qo'shish zaryadni qaytarish va sterik to'sqinlik qilish tamoyillari orqali atala barqarorligini yaxshilashi mumkin. Bundan tashqari, homogenlashdan oldin barcha komponentlar yaxshilab quritilishi kerak.

(3) Maxsus holatlar:Faol materiallar saqlash vaqtida namlikni oʻziga singdirishi yoki yuqori namlikli muhitda{0}}aralashtirilishi mumkin, bu PVDFning namlikni oʻziga singdirishiga va “jelli{1}}kabi” atala hosil qilishi mumkin. Agar atala jelega o'xshash aniq konsistensiyani ko'rsatsa, uni ishlatish mumkin emas. Bunday holda, muammoli bulamaç quritilishi mumkin, bog'lovchi va NCM bug'lanadi va ajratiladi, so'ngra elakdan o'tkaziladi, maydalanadi va proportsional ravishda normal atalaga aralashtiriladi. Keyin batareyaning ishlashiga ta'sir qilmasdan foydalanish mumkin. Shuning uchun eng samarali profilaktika usuli - homogenlashdan oldin materialni yaxshilab quritish, namlik miqdorini o'lchash va homogenizatsiya paytida namlikni qat'iy nazorat qilishdir.

Qattiq moddalar, masalan, faol moddalar, o'tkazgichlar va biriktiruvchi moddalarning umumiy massadagi ulushi atalaning qattiq tarkibi deb ataladi. Odatda, qattiq tarkib 40% dan 70% gacha. Qattiq tarkibni sinashning asosiy usuli quritish usuli hisoblanadi. Massasi M bo’lgan bulamani torting, erituvchini quritish uchun ma’lum haroratga qo’ying va keyin yana m massa bilan torting. Keyinchalik qattiq tarkib m=M/M sifatida hisoblanadi. Namlik o'lchagichdan atalaning qattiq tarkibini tez va nisbatan aniq o'lchash uchun foydalanish mumkin. Namlik o'lchagich termal vazn yo'qotish printsipidan foydalanadi; halogen chiroq bilan namunani erituvchini bug'lash uchun bir xilda isitadi va qizdirishdan oldin va keyin massaning o'zgarishi bilan qattiq tarkibni hisoblab chiqadi.

Xuddi shu gomogenizatsiya jarayoni va formulasi ostida, atalaning qattiq tarkibi qanchalik yuqori bo'lsa, uning yopishqoqligi shunchalik yuqori bo'ladi. Xuddi shunday, qattiq tarkib qanchalik past bo'lsa, viskozite ham past bo'ladi. Qattiq tarkib uchun belgilangan diapazonda yuqori qiymat atala barqarorligini ko'rsatadi. Qattiq tarkibni ko'paytirish erituvchidan foydalanishni qisqartirishi, atala aralashtirish vaqtini qisqartirishi va qoplama va quritish samaradorligini oshirishi mumkin. Biroq, qattiq tarkib oshgani sayin, yopishqoqlik oshadi, suyuqlik pasayadi, qoplamaning qiyinligini oshiradi va uskunaning yanada jiddiy aşınmasına olib keladi.

Hozir bog'laning