Confronto tra processo di miscelazione passo-passo e processo di miscelazione una t'unica

Per quanto riguarda il metodo di preparazione dei liquami delle batterie al litio, i ricercatori hanno provato diversi processi di cellulosa. I test hanno dimostrato che il processo di cellulosa dell'alimentazione graduale è di gran lunga superiore al processo di cellulosa una t'ora. Questo documento fa un confronto dettagliato tra il processo di pulping a metà passo e il processo di pulping una t'ora. I due processi di cellulosa sono illustrati nella Figura 1. a) è il processo di pulping una t'ora; b) è il processo di pulping passo-passo.

come illustrato nella figura 1. Due diversi processi di miscelazione

Il processo di miscelazione una t'ora consiste nel mescolare il legante e il NMP e mescolare per mezz'ora, quindi aggiungere il materiale attivo e il nero carbonio conduttivo nel solvente in una sola volta per la miscelazione. La caratteristica della miscelazione a più fasi è che la quantità di solvente viene aggiunta in lotti. Il processo di miscelazione una t-tempo e il processo di miscelazione a più fasi non solo hanno un grande impatto sulle proprietà del liquame, come la viscosità, il modulo viscoelastico dinamico e le caratteristiche di flusso stabili, ma influenzano anche l'impedenza, le prestazioni del ciclo e le prestazioni di velocità della batteria.

1. La relazione tra viscosità del liquame, velocità di taglio e fluidità

La figura 2 mostra la curva di relazione tra viscosità e tasso di taglio. Si può vedere che non importa se viene adottato il metodo a un passo o passo-passo, la viscosità del liquame diminuisce con l'aumentare della velocità di taglio (assottigliamento della cesoia). La viscosità del liquame sotto taglio basso è una misura del comportamento di sedimentazione delle particelle solide, e la viscosità sotto taglio elevato è una misura della processabilità del liquame. Sotto la cesoia bassa, la viscosità più alta dei due slurries è migliore, perché le particelle solide non si sono in modo significativo. Sotto la cesoia alta, la bassa viscosità del liquame è anche una buona caratteristica, perché significa che il liquame è mescolato uniformemente.

Naturalmente, anche se i due processi di preparazione hanno assottigliamento della cesoia, il metodo di miscelazione a più passaggi è ancora migliore del metodo di sintesi in un solo passaggio. La viscoelasticità dei due tipi di liquami cambia con frequenza angolare è illustrata nella Figura 3.

come illustrato nella figura 3. La relazione tra tasso angolare e modulo di conservazione e modulo di perdita

Dalla figura, possiamo vedere che la viscoelasticità del liquame preparato con il metodo a un passo non è correlata alla frequenza angolare, mentre il modulo viscoelastico del liquame preparato con il metodo multi-passo è correlato alla frequenza angolare. In secondo luogo, nella figura, G'è il modulo di stoccaggio e G'è il modulo di perdita. Si può vedere che il modulo di conservazione nel metodo a un passo è sempre superiore al modulo di perdita, mentre il liquame a più gradini è esattamente l'opposto. Si può vedere che i liquami preparati con il metodo a un passo sono principalmente in uno stato di gel, e le particelle si agglomerano insieme per formare una struttura di rete piena di volume. Gli ammassi di particelle non vengono distrutti o scomposti e sono sempre mescolati a una bassa velocità di taglio e l'effetto di miscelazione non viene raggiunto. Il liquame preparato con il metodo multi-step è essenzialmente un sol a bassa viscosità, le unità di particelle sono disperse uniformemente e la struttura della rete è completamente distrutta e dispersa. Il liquame stepwise è in un buon stato di dispersione e presenta una buona isteresi di flusso, che può essere rappresentata dalla curva di flusso dell'isteresi (fluidità) mostrata nel grafico. Figura 4 mostra la relazione tra il tasso di taglio e la forza di taglio quando il tasso di taglio prima aumenta e poi diminuisce. Si può vedere che il liquame multi-passo ha un ciclo di isteresi.

come illustrato nella figura 4. Tasso di taglio e forza di taglio

Rispetto al processo di miscelazione in un solo passaggio, nel processo di miscelazione in più fasi, la struttura di rete irreversibile dei cluster di particelle viene interrotta più frequentemente. Questo perché il solvente NMP viene aggiunto più volte, e il solvente è meno nello stato iniziale, e le particelle hanno maggiori probabilità di essere rotto sotto alta velocità di taglio. Poiché la miscelazione in un solo passaggio consiste nel versare il solvente alla volta, la viscosità complessiva si riduce rapidamente e l'attrito tra le particelle è molto piccolo, quindi non è possibile ottenere un buon stato di dispersione.

2. L'influenza di due diversi processi di miscelazione sul pezzo di palo

I liquami preparati dai due processi sono preparati in elettrodi, e l'inizio della differenza può essere visto dalle immagini trasversali dei due pezzi del palo, come mostrato nella Figura 5.

come illustrato nella figura 5. Analisi SEM ed EDS del pezzo di palo

(a) Sezione trasversale (e) Sezione trasversale a più passaggi, si può vedere che dopo che il liquame a più passaggi prepara il pezzo del palo, il contatto con le particelle è più vicino e lo stato misto è migliore.

Le figure (b) e (f) sono i diagrammi di mappatura degli elementi EDS Co dei pezzi di palo dei due tipi di processi di pulping. L'elemento Co è derivato dall'ossido di cobalto di litio, che può verificare il migliore effetto di miscelazione e dispersione del metodo multi-step.

Le figure (c) e (g) sono rispettivamente la mappatura dell'elemento C del pezzo del palo dei due tipi di processo di dimensionamento. L'elemento C proviene principalmente da PVDF e nero carbonio conduttivo;

Le figure (d) e (h) sono la mappatura dell'elemento fluoro nel pezzo del polo dei due tipi di processo di dimensionamento. L'elemento F proviene da PVDF

I risultati di più serie di foto dimostrano anche che l'agente conduttivo e il materiale attivo nei liquami a un passo hanno un sacco di agglomerati e non sono uniformemente dispersi.

In terzo luogo, l'effetto del processo di miscelazione sulle prestazioni della batteria

1. Prestazioni del ciclo

Le prestazioni del ciclo della batteria preparate dai due slurries sono illustrate nella Figura 6. Dopo 70 cicli, la capacità del processo di miscelazione in un solo passaggio e in una fase di divisione è rispettivamente del 60% e del 70% della capacità iniziale. La capacità decade più velocemente. Il motivo può essere causato dal cambiamento della resistenza interna della batteria nel metodo a un passo.

come illustrato nella figura 6. Confronto delle prestazioni del ciclo della batteria

2. La resistenza interna della batteria cambia con DOD

L'esperimento utilizza HPPC per testare la resistenza interna della batteria e il risultato è mostrato nella Figura 7. Si possono trarre le seguenti conclusioni: a. La resistenza interna della batteria durante lo scarico è maggiore della resistenza interna della carica. Questo perché il tasso di inserimento degli ioni di litio nel reticolo solido è più lento del tasso di estrazione degli ioni di litio. B. La resistenza interna della batteria utilizzando il metodo multi-step e il processo di liquame è inferiore a quella del metodo a un passo in ogni fase e in ogni condizione DOD. C. La resistenza interna della batteria e la profondità di scarico (D0D) sono strettamente correlate. Con l'aumentare della profondità di scarico, lo spazio per l'incastro degli ioni di litio diventa sempre meno, il che fa aumentare di conseguenza l'impedenza della batteria.

come illustrato nella figura 7. Il rapporto tra la carica e lo scarico delle due batterie e la resistenza interna

3. L'influenza di due processi di miscelazione sulle prestazioni della velocità della batteria

Al fine di confrontare la resistenza interna delle batterie a due pezzi, le batterie corrispondenti vengono scaricate a velocità diverse. La curva di scarico è illustrata nella Figura 8.

come illustrato nella figura 8. Confronto tra prestazioni e polarizzazione della velocità della batteria

Tra questi, a è una batteria a un passo, e b è una batteria multi-step. Entrambe le batterie sono cariche di corrente costante a 0,2C. Figura a mostra che con l'aumentare della corrente di scarico, la polarizzazione della batteria continua ad aumentare. A differenza della curva di scarica della batteria multi-step, anche se la polarizzazione della batteria aumenta in una certa misura, la polarizzazione è relativamente piccola rispetto alla figura a. La ragione di questo fenomeno deve essere fatta risalire al processo di preparazione dei liquami. Come accennato in precedenza, il processo di miscelazione multi-fase può garantire la dispersione uniforme dell'agente conduttivo e della sostanza attiva, formando una rete conduttiva stabile e uniforme. Di conseguenza, la resistenza al contatto tra il materiale attivo e l'agente conduttivo è notevolmente ridotta per garantire l'eccellente prestazione del ciclo della batteria.

Conclusione:

Anche se il contenuto solido finale dei due diversi processi di miscelazione è lo stesso, le proprietà reologiche del liquame sono ancora diverse. Il prodotto del processo di miscelazione in un solo passaggio è simile al gel, e le unità in polvere sono collegate all'interno della struttura di rete piena di volume, quindi ci saranno proprietà solide e accompagnate da una maggiore viscosità. Il prodotto preparato dal processo di miscelazione multi-fase è un sol a bassa viscosità, e le unità di particelle sono disperse tra loro. Questo perché nella fase iniziale, la miscela ha un contenuto di solvente inferiore, le particelle sono a stretto contatto e la probabilità di collisione è molto più alta del metodo del liquame a un passo. Pertanto, il contenuto liquido inferiore aiuta a rompere e disperdere gli agglomerati delle particelle. La dispersione uniforme del materiale attivo dell'agente conduttivo mostra che la batteria ha una polarizzazione inferiore e migliori prestazioni del ciclo e prestazioni di tasso.