Enerji Depolama Haberleri Geleneksel teknoloji ve lityum pil hücre macunu üretiminin temel ilkeleri!
Her zaman, her yerde, güç bilgisi ihtiyaçlarınızı karşılayacak bir APP ile güçlü başlıklara ulaşın
Ayrıntılar // dltoutiao.mybjx.net / dlmedia.html
Lityum pil hücreli bulamaç karıştırma, ürün kalitesi üzerinde% 30'dan fazla etkisi olan ve tüm üretim sürecindeki en önemli bağlantı olan lityum iyon pillerin tüm üretim sürecindeki karıştırma ve dispersiyon işlemidir.
Lityum iyon piller için elektrotların imalatında, pozitif elektrot bulamacı, bağlayıcı, iletken madde ve pozitif elektrot malzemelerinden oluşur; negatif elektrot bulamacı, bağlayıcı, grafit karbon tozu vb. Pozitif ve negatif bulamacın hazırlanması, sıvı ve sıvının, sıvı ve katı malzemelerin karşılıklı karıştırılması, çözülmesi ve dağıtılması gibi bir dizi teknolojik işlemi içerir ve bu işleme sıcaklık, viskozite ve ortamdaki değişiklikler eşlik eder. Pozitif ve negatif elektrot bulamacında, granüler aktif malzemenin dispersiyonu ve homojenliği, lityum iyonlarının pil kutupları arasındaki hareketini doğrudan etkiler.Bu nedenle, lityum iyon pillerin üretiminde her bir kutup parçası malzemesinin bulamacının karıştırılması ve dağılması çok önemlidir. , Bulamacın dispersiyon kalitesi, sonraki lityum iyon pil üretiminin kalitesini ve ürünlerinin performansını doğrudan etkiler.
Geleneksel işlemde ultra ince dispersiyon gerçekleştirilir, bunun nedeni: geleneksel karıştırma ve karıştırma ekipmanı yoluyla, çözeltideki yalnızca büyük toz kümeleri parçalanabilir ve eşit olarak dağıtılabilir; bununla birlikte, toz biçimi ince toz kümeleri biçimindedir. Çözümde, yalnızca makroskopik dispersiyonun işleme gereksinimleri karşılanmaktadır. Makroskopik karıştırma ve dispersiyon sonrası bulamaç, ultra ince dispersiyon ve homojenizasyon ekipmanının güçlü mekanik kesme kuvveti altında, yeterince ince bir katı elde etmek için solüsyondaki ince tozu veya katı partikül aglomeralarını daha da parçalayabilir ve homojenleştirebilir. Parçacıklar, bulamacın genel performansını önemli ölçüde artırabilen mikroskobik ultra ince dispersiyon ve homojenizasyonun etkisini elde etmek için çözelti içinde homojen olarak dağıtılır.
Mevcut geleneksel bulamaç işlemi:
(1) Malzemeler:
1. Çözüm hazırlama:
a) PVDF (veya CMC) ve çözücü NMP'nin (veya deiyonize su) karışım oranı ve ağırlığı;
b) Çözeltinin karıştırma süresi, karıştırma sıklığı ve süreleri (ve çözeltinin yüzey sıcaklığı);
c) Çözelti hazırlığı tamamlandıktan sonra çözeltiyi kontrol edin: viskozite (test) \ çözünme (görsel inceleme) ve raf süresi;
d) Negatif elektrot: SBR + CMC solüsyonu, karıştırma süresi ve frekansı.
2. Aktif madde:
a) Tartım ve karıştırma sırasında karışım oranının ve miktarının doğru olup olmadığını izleyin;
b) Bilyalı öğütme: pozitif ve negatif elektrotların öğütme süresi; akik boncuklarının bilyalı değirmen namlusundaki karışıma oranı; akik bilyesindeki büyük bilyelerin küçük bilyelere oranı;
c) Pişirme: pişirme sıcaklığı ve süresinin ayarlanması; pişirmeden sonra soğuduktan sonra test sıcaklığı.
d) Aktif madde ve çözeltinin karıştırılması ve karıştırılması: karıştırma yöntemi, karıştırma süresi ve sıklığı.
e) Elek: 100 gözlü (veya 150 gözlü) moleküler elekten geçirin.
f) Test ve muayene:
Bulamaç ve karışım üzerinde aşağıdaki testleri gerçekleştirin: katı içeriği, viskozite, karışım inceliği, musluk yoğunluğu, bulamaç yoğunluğu.
Geleneksel sürecin net üretimine ek olarak, lityum pil macununun temel prensiplerini anlamak da gereklidir.
Kolloid teorisi
Kolloidal partiküllerin aglomerasyonuna neden olmanın ana etkisi partiküller arasındaki van der Waals kuvvetidir Koloid partiküllerin stabilitesini arttırmak için iki yol vardır: biri koloidal partiküller arasındaki elektrostatik itmeyi arttırmak, diğeri ise partiküller arasında boşluk yaratmaktır. Tozun bu iki şekilde topaklaşmasını önlemek için.
En basit koloidal sistem, dağınık fazdan ve dağınık fazın ölçeğinin 10-9 ila 10-6 m arasında değiştiği bir dağılım ortamı fazından oluşur. Kolloiddeki maddeler, sistemde var olabilmek için belli bir dereceye kadar dağılma kabiliyetine sahip olmalıdır. Çözücüye ve dağılmış faza bağlı olarak çeşitli farklı koloidal formlar üretilebilir, örneğin, sis, damlacıkların bir gaz içinde dağıldığı bir aerosoldür ve diş macunu, içinde katı polimer parçacıklarının bir sıvı içinde dağıldığı bir çözeltidir.
Kolloidlerin uygulanması yaşamda bol miktarda bulunur ve kolloidlerin fiziksel özelliklerinin dağılma fazına ve dağılım ortamına bağlı olarak farklı olması gerekir. Kolloidleri mikroskobik bir bakış açısıyla gözlemlediğimizde, koloidal parçacıklar sabit bir durumda değil, ortam içinde rastgele hareket ediyorlar, buna Brownian hareketi diyoruz. Mutlak sıfırın üzerinde, koloidal parçacıklar, mikroskobik kolloidlerin dinamiği olan termal hareket nedeniyle Brownian hareketine maruz kalacaktır. Koloidal parçacıklar, topaklanma için bir fırsat olan Brownian hareketi nedeniyle çarpışırken, koloidal parçacıklar termodinamik olarak kararsızdır, bu nedenle parçacıklar arasındaki etkileşim kuvveti, dağılım için anahtar faktörlerden biridir.
Elektrikli çift tabaka teorisi
Elektrik çift katman teorisi, yüklü iyonların kolloidlerdeki dağılımını ve parçacıkların yüzeyinde oluşan potansiyel sorunları açıklamak için kullanılabilir. 19. yüzyılda Helmholtz, elektriksel çift tabakanın yapısını açıklamak için paralel kapasitör modelini önermiştir.Sadece parçacıkların negatif yüklü olduğu ve yüzeyin bir kapasitördeki bir elektrot gibi olduğu varsayılmıştır.Sözeltideki pozitif yüklü karşı iyonlar, farklı yüklerin çekilmesi nedeniyle parçacıkların yüzeyine adsorbe edilir. Bununla birlikte, bu teori, yüklü iyonların termal hareket nedeniyle difüzyon davranışını göz ardı eder.
Bu nedenle 20. yüzyılın başlarında Gouy ve Chapman difüzyon elektrik çift katmanlı bir model önerdiler.Sözeltideki karşıt iyonlar, elektrostatik etki nedeniyle yüklü parçacıkların yüzeyine adsorbe edilecek ve aynı zamanda termal hareketin etkisi altında parçacıkların etrafına yayılacaklar. Bu nedenle, çözelti içindeki karşı iyonların dağılım konsantrasyonu, parçacık yüzeyine olan mesafe arttıkça azalacaktır. 1924'te Stern, elektrikli çift katmanlı yapıyı tanımlamak için paralel kapasitör ve dağınık elektrikli çift katmanlı modelleri birleştirdi. Stern, karşı iyonların partikül yüzeyinde Stern tabakası olarak da bilinen yoğun bir adsorpsiyon tabakası oluşturacağına inanmaktadır.Tartikül yüzeyine olan mesafe arttıkça, partikül potansiyeli doğrusal olarak azalacaktır.Aynı zamanda Stern tabakasının dışında bir difüzyon tabakası vardır ve partiküller yayılır. Katmandaki potansiyel mesafe arttıkça üssel olarak azalır.
Aşağıdaki resim Stern elektrik çift katmanlı modelini göstermektedir.Zeta potansiyeli (, Zeta potansiyeli) elektriksel çift katmanlı modelde çok önemli bir parametredir.Parçacıkların yüzey potansiyeli doğrudan gerçek ölçümde ölçülemez, ancak akustik dalga veya elektroforez ile hesaplanabilir. Parçacığın zeta potansiyeli. Elektrikli çift katmanlı modelde, Stern katmanı ile difüzyon katmanı arasındaki kesme düzleminde bir zeta potansiyeli bulunmaktadır.
Zeta potansiyeli, kolloidin dispersiyon stabilitesiyle yakından ilişkilidir.Zeta potansiyeli daha büyük olduğunda, koloidal partiküllerin yüzeyindeki elektrostatik yük artar.Sulu çözeltideki partiküllerin zeta potansiyeli ± 25 ~ 30mV veya daha fazlasına ulaştığında, kolloid yeterli Elektrostatik itme kuvveti, koloidal stabiliteyi korumak için parçacıklar arasındaki van der Waals kuvvetinin üstesinden gelir.
Stern elektrikli çift katmanlı model
DLVO teorisi
1940'tan 1948'e kadar Deryagin, Landau, Verwey ve Overbeek, koloidal parçacıklar birbirine yaklaştığında enerji değişiklikleri ve bunların koloidal stabilite üzerindeki etkileri hakkında DLVO teorisi olarak adlandırılan ilgili teoriler geliştirdiler. Teori, temel olarak koloidal parçacık aralığı ile enerji değişimi arasındaki ilişkiyi açıklar.Bu hareket enerjisi, koloidal elektrik çift tabakasının yük itme enerjisinin ve van der Waals kuvvetinin eklenmesinin sonucudur.
Aşağıdaki şekil, koloidal parçacıklar arasında çekici ve itici kuvvetlerin olduğunu gösteren DLVO'nun şematik bir diyagramıdır.Bu iki kuvvetin büyüklüğü, koloidal çözeltinin kararlılığını belirler. Parçacıklar arasındaki çekim ana işlevdir ve parçacıklar yeniden birleşir; ve itme kuvveti Çekme kuvvetinden daha büyük bir durumda, parçacıkların topaklaşması önlenebilir ve kolloidin stabilitesi korunabilir.
DLVO eğrisine göre, partiküller arasındaki mesafe kısaldığında ve kısaldığında, partiküller önce çekici kuvvet oluşturacak, partiküller birbirine yaklaşmaya devam ederse, partiküller arasında itme kuvveti oluşacak ve partiküller itici enerji bariyerini geçerse, Yeniden birleşme hızla gerçekleşir. Bu nedenle, kolloiddeki partiküllerin dispersiyon stabilitesini iyileştirmek için, partiküller arasında aglomerasyonu önlemek için partiküller arasındaki itme kuvvetinin arttırılması gerekir.
DLVO diyagramı
Kolloid stabilizasyon mekanizması
Kolloidal partiküller, yüksek yüzey enerjileri nedeniyle topaklanma eğilimindedir Koloidal sistemin dispersiyon stabilitesine sahip olması için, partiküller arasındaki itme kuvvetinin arttırılması gerekir. Kolloidler arasındaki stabilite mekanizması genel olarak üç türe ayrılabilir:
1) Elektrostatik stabilizasyon (Elektrostatik stabilizasyon)
2) Sterik engel
3) Elektrosterik stabilizasyon, stabilizasyon mekanizması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:
(a) Elektrostatik itme, (b) Üç boyutlu engel, (c) Elektrostatik üç boyutlu engel
Elektrostatik stabilizasyon mekanizması, partiküllerin yüzey yüklerinin neden olduğu itme kuvvetini kullanır.Partiküller, çekim nedeniyle birbirlerine yakın olduklarında, koloidal partiküllerin elektriksel çift tabakaları üst üste biner.Tartikül yüzeyi aynı cinsiyette yüklendiğinden, itme kuvveti oluşur.
Bununla birlikte, elektrostatik stabilizasyon mekanizması, çözelti sistemindeki elektrolit konsantrasyonundan kolaylıkla etkilenir Çözeltideki elektrolit konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, partikül yüzeyindeki elektriksel çift tabaka sıkıştırılarak partiküllerin topaklaşmasına neden olur. Sterik bariyerin stabilizasyon mekanizması, polimeri koloidal parçacıkların yüzeyine adsorbe etmek için kullanmaktır ve eylemi, parçacıklar arasındaki itme kuvvetini artırmak için iki farklı etki üretecektir:
1) Ozmotik Etki
İki koloidal partikül birbirine yakın olduğunda, partikül yüzeyine adsorbe edilen uzun polimer zinciri veya solüsyondaki tortusal polimer partiküller arasına müdahale edilecektir.Bu sırada partiküller arasındaki polimer konsantrasyonunun sürekli artması ozmotik basıncın değişmesine neden olur ve çevreleyen ortam ikisine girecektir. Parçacıklar, dispersiyon ve stabilite etkisi elde etmek için birbirinden belli bir mesafede düzenlenmiştir.
2) Hacim kısıtlama etkisi
Partiküllerin üst yüzeyine adsorbe edilen polimerin belirli bir uzaysal bariyere sahip olabilmesi için, partiküller arasındaki mesafe kısaldığında, polimer partiküllere nüfuz edemediğinden polimer sıkıştırılarak elastik serbest enerjinin yükselmesine neden olur ve böylece partiküller boşaltılarak dispersiyon etkisi elde edilir. .
Elektrostatik stabilizasyon mekanizması ile karşılaştırıldığında, polimer sterik bariyerin birçok avantajı vardır. Elektrostatik stabilizasyon mekanizması ortamdan çok kolay etkilenir ve etkisini kaybeder, yüksek elektrolitli ortamlarda veya organik sistem solüsyonlarında kullanılamaz.
Bununla birlikte, polimer sterik bariyer, elektrolit konsantrasyonuna nispeten duyarsızdır ve sulu veya organik çözücüler içinde aynı etkinliğe sahiptir ve polimer sterik bariyer, kolloidin katı içeriğinden dolayı etkiyi etkilemez. Polimer, koloidal partiküllerin yüzeyine adsorbe edildiğinde, aglomerasyon meydana gelse bile, aynı zamanda, aglomerasyon fenomenini basitçe kırabilen yumuşak bir aglomerasyondur Kolloidal partiküller kurutulsa bile, yine de çözücü içinde tekrar dağılabilirler.
Bu nedenle, sterik engellerin dispersiyon stabilitesi üzerindeki etkisi, elektrostatik stabilizasyondan nispeten daha yüksektir. Elektrostatik üç boyutlu stabilizasyon etkisi, hem bir elektrostatik stabilizasyon mekanizmasına hem de bir sterik engele sahip olmasıdır Partikül yüzeyine aşılanan polimer yüklenir, bu da koloidal partiküllerin iyi dağılım stabilitesine sahip olmasını sağlayan iki farklı stabilizasyon mekanizması ekler.
Kaynak: Yeni Enerji Pil Çemberi
