Podrobné vysvetlenie zmien stavu častíc materiálu počas prípravy suspenzie elektród

Hrúbka pólového nástavca lítiovej batérie je zvyčajne asi 40 - 200 μm a hrúbka pólového nástavca sa líši podľa typu batérie (veľká energia, vysoký výkon atď.). Ak chcete, aby lítiová batéria mala dobrý elektrochemický výkon, musí mať pólový nástavec rovnakú hrúbku vpredu, v strede aj vzadu a hladký povrch bez chýb. Pod podmienkou, že je vylúčený proces poťahovania, je príprava suspenzie kľúčovým postupom na stanovenie jej kvality. Viskozita dobrej suspenzie lítiovej batérie je stabilná a nedá sa ľahko meniť, veľkosť častíc je malá, po potiahnutí a vysušení nie je zjavná zrnitosť a nie sú v nich žiadne cudzie látky, napríklad bubliny. Potom, počas procesu prípravy suspenzie, je potrebné venovať pozornosť dvom hlavným aspektom: jedným je rovnomerné rozptýlenie počiatočných materiálov; druhou je zabrániť sekundárnej aglomerácii spôsobenej interakciou medzi surovinami. Účelom procesu miešania je preto rovnomerne rozptýliť a zmiešať pôvodné materiály a zároveň zabrániť opätovnému spojeniu častíc.

Pólové nástavce lítiovej batérie sú rozdelené na kladné a záporné pólové nástavce. Aktívne materiály, vodivé látky, spojivá a rozpúšťadlá použité v dvoch pólových nástavcoch sa líšia podľa systému batérií. Zmiešanie takého zložitého viacfázového systému do homogénnej suspenzie suspenzie si vyžaduje viac praktických skúseností a teoretických základov. Čím menšia je veľkosť častíc materiálu, tým zvláštnejší je tvar, tým ťažšie sa disperguje, najmä vodivé činidlo - sadze, ktoré sa počas miešania často aglomerujú na veľké kúsky, nielenže nehrajú dobre úlohu, ale ovplyvňuje aj špecifickú energiu batérie. Sadze sa môžu používať nielen v lítiových batériách, ale aj v plastoch, polyméroch a iných priemyselných odvetviach, takže existuje veľa štúdií o disperzii sadzí. Podľa aktuálnej výskumnej správy existuje niekoľko spôsobov, ako rozptýliť aglomeráty:

Prvá disperzia vľavo (erózia) nastáva pôsobením relatívne slabej mechanickej sily. V tejto dobe materiál prúdi mechanickou silou a vytvára aglomeráty častíc rôznych veľkostí. Počas tohto procesu sa z veľkých agregátov postupne odlupujú malé fragmenty materiálu, ktoré vytvárajú sekundárne častice. Keď vonkajšia mechanická sila prekročí určitú kritickú hodnotu, dôjde k prasknutiu častíc náhle, ako je to znázornené v strede vyššie uvedeného obrázku. Ak mechanická energia dosiahne určitú úroveň a čas sa predĺži, častice sa budú naďalej rozpadať, ale pravdepodobnosť tohto javu je nízka.

Počas prípravy suspenzie lítiovej batérie môže mať kontaktná forma medzi materiálmi tri stavy znázornené na obrázku vyššie. Po prvé, štruktúru sadzí nie je ľahké zmeniť a jej rozdelenie je pomerne jednotné, existuje ako štruktúra1. S postupujúcim mechanickým miešaním dôjde súčasne k depolymerizácii a disperzii vodivého činidla a nakoniec sa vodivé činidlo úplne potiahne na povrch živej látky.

Je to veľmi dôležitý proces od existencie častíc suroviny, aby sa stal homogénne zmiešanou látkou. Celý proces je možné rozdeliť na tuhý práškový stav (I), zmiešaný vlhký stav (II) a nakoniec vzniknutý suspendovaný stav (III). Riadenie procesu je znázornené na obrázku nižšie.

Charakteristika, výhody a nevýhody jednotlivých etáp tohto procesu zobrazuje nasledujúca tabuľka:

V stupni suchého miešania ovplyvňuje vstupná energia zariadenia, mechanická sila a veľkosť častíc živého materiálu disperziu vodivého činidla. Aglomeráciu materiálov navyše výrazne ovplyvňuje vlhkosť vzduchu.

Zmáčací stav začína, keď sa k pevnému prášku pridá rozpúšťadlo prvýkrát. Stupeň zmáčania závisí od stupňa nasýtenia prášku kvapalinou a stavu adhézie a namáhania. V tomto procese neustále dochádza k disperzii a aglomerácii, pričom sa mení stav miešania zmesi. Keď sa dosiahne bod gélu alebo úplne nasýtený stav, už nebude dochádzať k veľkému prívodu sily a interakčná sila medzi časticami sa tiež zníži a potom sa môže zriediť, aby sa znížil na požadovaný obsah pevnej látky. V štádiu riedenia suspenzie je zapojená mechanika tekutín a šmyková sila suspenzie. Za podmienok prúdenia tekutiny šmyková sila vyvíjaná mixérom na častice podporuje, aby bol materiál v stabilnom stave.

Rôzne procesy spracovania a kontroly vyvíjajú rôzne sily na materiál a suroviny, čo spôsobí rovnomernosť častíc. Špeciálne pre vodivé činidlo sadze má premenlivá intenzita napätia veľmi dobrý vplyv na elektronickú vodivosť, kapacitu batérie a prúdovú hustotu pólového nástavca. Veľký vplyv, takže je veľmi potrebné pochopiť stav fázy miešania materiálu v procese prípravy kalu.