كيفية تقييم ملاط ​​قطب بطارية الليثيوم-الأيون؟

في إنتاج بطاريات الليثيوم-أيون، يعد تحضير الملاط هو العملية الأولى. تؤثر ملاءمة الملاط بعد الخلط بشكل مباشر على الطلاء اللاحق والأداء النهائي للبطارية، وهي مؤشر حاسم لتكلفة البطارية. ولذلك، يلعب تحضير الملاط دورًا مركزيًا في تصنيع بطاريات أيون الليثيوم-. تظهر الأبحاث أن التوزيع المثالي للجسيمات المجهرية لقطب بطارية أيون الليثيوم- يتميز بالتشتت الموحد للمواد النشطة دون تكتل، وتشتت طبقة رقيقة-من جزيئات العامل الموصل التي تشكل شبكة موصلة. تتميز بطاريات الليثيوم - أيون المصنوعة من أقطاب كهربائية ذات توزيع موحد للجسيمات بأداء كهروكيميائي ممتاز وعمر طويل. ولذلك، يتم عادةً اختبار قابلية التدفق والاستقرار والتجانس في عجائن بطاريات الليثيوم أيون- وتصنيفها لتقييم مدى ملاءمتها لعمليات الطلاء اللاحقة ومساهمتها في أداء المواد النشطة للبطارية.

في إنتاج بطاريات الليثيوم-أيون، يعد تحضير الملاط هو العملية الأولى. تؤثر ملاءمة الملاط بعد الخلط بشكل مباشر على الطلاء اللاحق والأداء النهائي للبطارية، وهي مؤشر حاسم لتكلفة البطارية. ولذلك، يلعب تحضير الملاط دورًا مركزيًا في تصنيع بطاريات أيون الليثيوم-. أظهرت الدراسات أن التوزيع المثالي للجسيمات الدقيقة لأقطاب بطارية أيون الليثيوم- يتميز بالتشتت الموحد للمواد النشطة دون تكتل، وتشتت الطبقة الرقيقة-لجزيئات العامل الموصل التي تشكل شبكة موصلة. تتميز بطاريات الليثيوم - أيون المصنوعة من أقطاب كهربائية ذات توزيع موحد للجسيمات بأداء كهروكيميائي ممتاز وعمر طويل. ولذلك، يتم عادةً اختبار قابلية التدفق والاستقرار والتجانس في عجائن بطاريات الليثيوم أيون- وتصنيفها لتقييم مدى ملاءمتها لعمليات الطلاء اللاحقة وفعاليتها في تحسين أداء المواد النشطة للبطارية.

ملاط الإلكترود هو-موائع غير نيوتونية، وهناك نوعان: ملاط ​​الإلكترود الموجب وملاط الإلكترود السالب، والتي يتم تصنيفها إلى أنظمة تعتمد على الزيت-والماء-. يحتاج الملاط المقلب إلى أن يتمتع بسيولة جيدة، استقرار، وتجانس. تظهر في الشكل حالات الملاط ذات قابلية التدفق المختلفة. اللزوجة المنخفضة أو العالية بشكل مفرط، والترسيب، والتكتل، والتشتت غير المتساوي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على عمليات الطلاء اللاحقة، مما يسبب عيوب في المظهر العياني للقطب الكهربائي وعدم الاتساق في بنيته المجهرية. على عكس متطلبات الملاط في صناعة الورق والطلاء التقليدية، فإن توحيد واستقرار ملاط ​​بطارية الليثيوم يؤثر في النهاية على الأداء الكهربائي للبطارية، مما يؤدي إلى سلسلة من المشكلات مثل تدهور الجهد، وانخفاض عمر الدورة، وضعف اتساق البطارية. ولذلك، فإن التوصيف المناسب واختبار الملاط قبل الطلاء لتحديد مدى ملاءمته للمعالجة أمر بالغ الأهمية.

عندما يتدفق السائل، يحدث احتكاك داخلي بين الجزيئات؛ وتسمى هذه الخاصية باللزوجة، ويتم قياسها عددياً.

اللزوجة=إجهاد القص / معدل القص

تسمى العلاقة الوظيفية بين معدل القص وإجهاد القص بالمنحنى الريولوجي، ويستخدم عادة لوصف تباين لزوجة الملاط (السوائل) مع خصائص القص. يمكن استخدام المنحنيات الريولوجية للتمييز بين أنواع السوائل. بالنسبة للسوائل النيوتونية، فإن العلاقة بين إجهاد القص ومعدل القص على المنحنى الريولوجي هي خط مستقيم يمر عبر نقطة الأصل.

في الإنتاج،مقياس اللزوجة الدوراني الرقميوتستخدم أجهزة قياس الرطوبة بشكل شائع لقياس اللزوجة والمنحنيات الريولوجية. تتميز أجهزة قياس اللزوجة بسهولة التشغيل، في حين يمكن لأجهزة قياس اللزوجة قياس نطاق أوسع ومنحنيات لزوجة أكثر شمولاً-لمعدل القص/الإجهاد، وتوفير نتائج أكثر دقة. يُظهر ملاط ​​البطارية، باعتباره-سوائل غير نيوتونية، خصائص انسيابية مختلفة، بما في ذلك ترقق القص، واللزوجة المرنة، والتغير المتغير.

تظهر معظم ملاط ​​أقطاب الليثيوم- خصائص ترقق القص. كما هو موضح في الشكل، تقل لزوجة القص مع زيادة معدل القص. تكون هذه الخاصية أكثر وضوحًا في الملاط الذي يحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة. عند معدلات القص الأعلى، تعطل قوى القص القوية بنية الشبكة المتكونة بين المواد، مما يتسبب في إعادة ترتيب الجزيئات في بنية أكثر تنظيمًا موازية لمجال القص، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة والوصول إلى هضبة نيوتونية بمعدلات قص أعلى.

تعتبر هذه الخاصية غير النيوتونية- مفيدة في عملية طلاء تحضير القطب الكهربائي. قبل استخدامآلة طلاء القطبيتم نقل الملاط من خزان النقل إلى غرفة الطلاء بواسطة مضخة لولبية. خلال هذه العملية، يتعرض الملاط لقوة قص منخفضة ويبقى في حالة لزوجة عالية للحفاظ على استقراره. عندما يتم إخراج الملاط على الفور من حافة رأس الطلاء، فإنه يتعرض لمعدل قص مرتفع، وعند هذه النقطة تنخفض لزوجة الملاط، مما يضمن التدفق السلس. بعد نقل الملاط إلى المجمع الحالي، ينخفض ​​معدل القص، ويبقى في حالة لزوجة عالية. وهذا يمكن أن يمنع أو يقلل من ترسيب الجسيمات عندما يكون الملاط ثابتًا أو أثناء عملية التجفيف، مما يضمن سماكة طلاء ثابتة.

تعتبر اللزوجة المرنة أيضًا معيارًا مرجعيًا مهمًا لتقييم خصائص الملاط. يوضح العلاقة بين اللزوجة (السائل) والمرونة (الصلبة) للملاط؛ ببساطة، فهو يحدد ما إذا كان الملاط أشبه بالسائل أو بمادة صلبة. إذا كان ملاط ​​بطارية الليثيوم لزجًا ويفتقر إلى المرونة، فسوف يحدث توتير شديد أثناء الطلاء، مما يؤدي إلى ضعف أداء الطلاء. لذلك، يجب أن يمتلك ملاط ​​بطارية الليثيوم درجة معينة من المرونة بالإضافة إلى اللزوجة، مما يسمح للخيوط المكسورة بالارتداد بسرعة أثناء الطلاء وضمان طلاء موحد. إذا كان الملاط يتمتع بمرونة عالية جدًا أو لا يوجد لزوجة على الإطلاق، فهذا يشير إلى تكتل شديد أو بنية شبيهة بالصلبة-، مما يجعل الطلاء مستحيلًا.

يتم قياس اللزوجة المرنة بشكل عام باستخدام مقياس الجريان. يتم تطبيق قوى القص الاهتزازية- ذات السعة الصغيرة، مثل مسح السعة ومسح التردد، لقياس اللزوجة المرنة للملاط.

يتم زيادة معدل القص بشكل مستمر من الصفر إلى قيمة ثابتة، ويتم تسجيل إجهاد القص المقابل خلال هذه العملية. بعد ذلك، يتم تقليل معدل القص تدريجيًا إلى الصفر، ويتم تسجيل قيمة إجهاد القص المقابلة. يمكن رسم منحنى مغلق لمعدل القص مقابل إجهاد القص؛ ويسمى هذا المنحنى بالحلقة العادية المتغيرة الانسيابية. كلما زادت مساحة الحلقة العادية، كلما زاد أداء الانسيابية، والعكس صحيح.

تعتبر اللزوجة عاملاً حاسمًا في تقييم ثبات عجائن بطاريات الليثيوم-. كل من اللزوجة العالية والمنخفضة بشكل مفرط تضر بالطلاء. الملاط عالي اللزوجة- يكون أقل عرضة للترسيب ولديه قابلية تشتت أفضل، ولكن اللزوجة العالية بشكل مفرط تؤدي إلى ضعف التسوية، مما يجعل الطلاء صعبًا ويقلل من سرعة الطلاء. يساعد تقليل اللزوجة بشكل مناسب على تحسين كفاءة الطلاء. توفر اللزوجة المنخفضة سيولة جيدة للملاط وتساعد على إزالة فقاعات الهواء، لكن اللزوجة المنخفضة بشكل مفرط تؤدي إلى صعوبات في التجفيف، وتقلل من سرعة الطلاء، وتؤدي إلى تفاقم الطلاء غير المستوي، وقد تتسبب في تكسير الطلاء وتكتل الملاط.

أثناء الإنتاج، وخاصة بعد بقاء الملاط لفترة من الوقت، غالبًا ما تتغير اللزوجة، وذلك بشكل أساسي بثلاث طرق: زيادة اللزوجة، وانخفاض اللزوجة، وحالات خاصة.

(1) زيادة اللزوجة:بعد الوقوف لفترة طويلة، تتغير المادة الغروانية من حالة محلول ملحي إلى حالة هلامية، مما يؤدي إلى زيادة لزوجة الملاط. تحريك الملاط ببطء سوف يستعيد اللزوجة.

(2) تخفيض اللزوجة:تنخفض اللزوجة عندما يمتص الرابط الرطوبة ويخضع لتغييرات نوعية أو تغييرات هيكلية أثناء التحريك أو التحلل. يمكن أن يؤدي التحريك لفترة طويلة، وسرعة التحريك السريعة بشكل مفرط، والتشتت غير المتساوي للملاط أثناء التجانس إلى تقليل اللزوجة. يمكن أن تؤدي إضافة مثبتات الملاط أو المشتتات أو المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى تحسين استقرار الملاط من خلال مبادئ تنافر الشحنة والعوائق الاستاتيكية. بالإضافة إلى ذلك، يجب تجفيف جميع المكونات جيدًا قبل التجانس.

(3) حالات خاصة:قد تمتص المواد النشطة الرطوبة أثناء التخزين أو يتم تقليبها في بيئات عالية الرطوبة، مما يتسبب في امتصاص PVDF للرطوبة وإنتاج ملاط ​​"يشبه-الجيلي". عندما يُظهر الملاط تناسقًا واضحًا يشبه الهلام-، فهو غير قابل للاستخدام. في هذه الحالة، يمكن تجفيف الملاط الذي به مشاكل، وتبخير المادة الرابطة وNCM وفصلهما، ثم غربلتهما وطحنهما وخلطهما بشكل متناسب في الملاط العادي. ويمكن بعد ذلك استخدامه دون التأثير على أداء البطارية. ولذلك، فإن طريقة الوقاية الأكثر فعالية هي تجفيف المادة تمامًا قبل التجانس، وقياس محتوى الرطوبة، والتحكم الصارم في الرطوبة أثناء التجانس.

تسمى النسبة المئوية للمواد الصلبة مثل المواد النشطة، والعوامل الموصلة، والمواد الرابطة في الكتلة الإجمالية للملاط بالمحتوى الصلب للملاط. بشكل عام، المحتوى الصلب يتراوح بين 40% إلى 70%. الطريقة الرئيسية لاختبار المحتوى الصلب هي طريقة التجفيف. زن ملاطًا كتلته M، ثم ضعه عند درجة حرارة معينة لتجفيف المذيب، ثم قم بوزنه مرة أخرى بكتلة m. يتم بعد ذلك حساب المحتوى الصلب كـ m=M/M. يمكن استخدام مقياس الرطوبة لقياس المحتوى الصلب للملاط بسرعة وبدقة نسبية. يستخدم مقياس الرطوبة مبدأ فقدان الوزن الحراري؛ يقوم بتسخين العينة بشكل موحد باستخدام مصباح الهالوجين لتبخير المذيب، ويحسب المحتوى الصلب عن طريق التغير في الكتلة قبل وبعد التسخين.

في ظل نفس عملية التجانس والتركيبة، كلما زاد المحتوى الصلب للملاط، زادت لزوجته. وبالمثل، كلما انخفض المحتوى الصلب، انخفضت اللزوجة. ضمن نطاق محدد للمحتوى الصلب، تشير القيمة الأعلى إلى استقرار أعلى للملاط. يمكن أن تؤدي زيادة المحتوى الصلب إلى تقليل استخدام المذيبات، وتقصير وقت خلط الملاط، وتحسين كفاءة الطلاء والتجفيف. ومع ذلك، مع زيادة المحتوى الصلب، تزداد اللزوجة، وتقل السيولة، مما يزيد من صعوبة الطلاء ويسبب تآكلًا شديدًا للمعدات.

اتصل الآن