Penjelasan rinci tentang perubahan keadaan partikel material selama persiapan bubur elektroda

Ketebalan potongan tiang baterai lithium umumnya sekitar 40-200μm, dan ketebalan potongan tiang bervariasi sesuai dengan jenis baterai (energi tinggi, daya tinggi, dll.). Jika Anda ingin baterai litium memiliki performa elektrokimia yang baik, bagian tiang harus memiliki ketebalan yang sama di bagian depan, tengah, dan belakang, serta memiliki permukaan yang halus tanpa cacat. Dalam kondisi bahwa proses pelapisan dikecualikan, persiapan bubur adalah prosedur utama untuk menentukan kualitasnya. Viskositas bubur baterai lithium yang baik stabil dan tidak mudah diubah, ukuran partikelnya kecil, tidak ada butiran yang jelas setelah pelapisan dan pengeringan, dan tidak ada benda asing seperti gelembung. Kemudian, selama proses pembuatan bubur, ada dua aspek utama yang perlu diperhatikan: pertama adalah membubarkan bahan awal secara merata; yang lainnya adalah untuk mencegah aglomerasi sekunder yang disebabkan oleh interaksi antar bahan baku. Oleh karena itu, tujuan dari proses pencampuran adalah untuk membubarkan dan mencampur bahan asli secara merata, dan pada saat yang sama mencegah agar partikel tidak bersatu kembali.

Potongan tiang baterai lithium dibagi menjadi potongan kutub positif dan potongan kutub negatif. Bahan aktif, bahan konduktif, pengikat, dan pelarut yang digunakan dalam dua buah kutub bervariasi dengan sistem baterai. Untuk mencampur sistem multifase yang kompleks menjadi bubur suspensi yang homogen membutuhkan pengalaman yang lebih praktis dan landasan teoritis. Semakin kecil ukuran partikel bahannya, semakin aneh bentuknya, semakin sulit untuk menyebar, terutama bahan konduktif karbon hitam, yang sering menggumpal menjadi potongan-potongan besar selama proses pengadukan, tidak hanya tidak memainkan konduktif yang baik. peran, tetapi juga mempengaruhi energi spesifik baterai. Karbon hitam tidak hanya dapat digunakan pada baterai litium tetapi juga pada plastik, polimer dan industri lainnya, sehingga banyak penelitian tentang dispersi karbon hitam. Menurut laporan penelitian saat ini, ada beberapa cara untuk membubarkan aglomerat:

Dispersi pertama di sebelah kiri (erosi) terjadi di bawah aksi gaya mekanis yang relatif lemah. Pada saat ini, material mengalir dengan gaya mekanik membentuk aglomerat partikel dengan ukuran berbeda. Selama proses ini, fragmen kecil material secara bertahap terkelupas dari agregat besar, membentuk partikel sekunder. Ketika gaya mekanik luar melebihi nilai kritis tertentu, pecahnya partikel akan terjadi secara tiba-tiba, seperti terlihat di tengah gambar di atas. Jika energi mekanik mencapai tingkat tertentu dan waktu diperpanjang, partikel akan terus pecah, tetapi kemungkinan fenomena ini rendah.

Selama persiapan bubur baterai litium, bentuk kontak antar bahan mungkin memiliki tiga keadaan yang ditunjukkan pada gambar di atas. Pertama, struktur karbon hitam tidak mudah diubah, dan distribusinya relatif seragam, eksisting sebagai struktur1. Saat pengadukan mekanis berlangsung, depolimerisasi dan dispersi zat konduktif akan terjadi secara bersamaan, dan akhirnya zat konduktif terlapisi seluruhnya pada permukaan zat hidup.

Ini adalah proses yang sangat penting dari keberadaan partikel bahan mentah menjadi zat yang tercampur secara homogen. Seluruh proses dapat dibagi menjadi keadaan bubuk padat (I), keadaan basah campuran (II) dan akhirnya terbentuk keadaan tersuspensi (III). Kontrol proses ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Karakteristik, kelebihan dan kekurangan masing-masing tahapan dalam proses ini ditunjukkan pada tabel berikut:

Pada tahap pencampuran kering, energi masukan peralatan, gaya mekanis dan ukuran partikel dari bahan hidup semuanya mempengaruhi dispersi bahan penghantar. Selain itu, aglomerasi material sangat dipengaruhi oleh kelembaban udara.

Keadaan basah dimulai saat pelarut ditambahkan ke bubuk padat untuk pertama kalinya. Derajat pembasahan tergantung pada derajat kejenuhan bubuk ke cairan dan keadaan adhesi dan tegangan. Dalam proses ini, dispersi dan aglomerasi terus berlangsung, sambil mengubah keadaan pencampuran. Ketika titik gel atau keadaan jenuh penuh tercapai, tidak ada lagi masukan gaya yang besar dan gaya interaksi antar partikel juga berkurang, dan kemudian dapat diencerkan untuk menguranginya menjadi kandungan padat yang diinginkan. Dalam tahap pengenceran suspensi, mekanika fluida dan gaya geser bubur terlibat. Di bawah kondisi aliran fluida, gaya geser yang diberikan oleh mixer pada partikel mendorong bahan berada dalam keadaan stabil.

Proses pengolahan dan kontrol yang berbeda memberikan gaya yang berbeda pada bahan dan bahan mentah, yang akan menyebabkan keseragaman partikel. Khusus untuk bahan penghantar karbon hitam, variasi intensitas tegangan memiliki pengaruh yang sangat baik terhadap konduktivitas elektronik, kapasitas baterai, dan rapat arus dari bagian tiang. Pengaruhnya besar, sehingga sangat perlu untuk memahami keadaan tahap pencampuran material dalam proses preparasi slurry.