无码人妻精品一区二区三区久久久,免费人做人爱视频,亚洲国产精品一区二区成人片,窝窝午夜精品一区二区

您好!歡迎訪問耐馳科學儀器商貿(mào)(上海)有限公司網(wǎng)站!
全國服務咨詢熱線:

021-51089255

當前位置:首頁 > 技術文章 > 電極顆粒尺寸與形狀對電漿粘度的影響

電極顆粒尺寸與形狀對電漿粘度的影響

更新時間:2020-08-12      點擊次數(shù):1539


引言

電池在現(xiàn)代生活中十分常見,我們對其依賴性從未像現(xiàn)在這么大。因此,通過生產(chǎn)控制以優(yōu)化電池性能,變得越來越重要。其中,顆粒形狀是需要考慮與控制的重要因素,這是由于不規(guī)則形狀的顆粒不僅降低了包裝密度,也可能導致高粘度電漿的形成。在本應用案例中,我們將考慮顆粒尺寸與形狀對電漿粘度的影響。

電極組分

電極的典型結(jié)構(gòu)見圖1。電極的制造流程涉及將懸浮于電漿中的顆粒物涂布到金屬箔上。

我們這里所討論的電漿由電極顆粒(陽極或陰極)組成,內(nèi)含細小的碳顆粒以幫助導電,使用粘合劑(包含溶劑與聚合物)將結(jié)構(gòu)整合在一起。電漿中的顆粒濃度甚高,占總重比例約為20-40%。因此,顆粒性質(zhì)對于終的電漿的物理性質(zhì)有著重要影響。


圖1 鋰離子電池的典型結(jié)構(gòu)

顆粒性質(zhì)與電漿粘度

電漿的粘度、可分散性、濃度以及可壓實性是確定應用場景中電漿有效性的重要參數(shù)。高粘度的電漿將增加涂敷工藝的困難,差的分散性將導致較低的薄膜均勻性;電漿的濃度與可壓實性控制著薄膜密度。為了確保對離子傳輸速率的控制,以及電池的壽命(重充電循環(huán)時間),涂層厚度的均一性、層的密度均十分重要,而控制層厚則有助于制造更小的電池。

如圖2所示,大量的不規(guī)則形狀顆粒的存在將導致電漿的粘度較高。這是由于顆粒摩擦與互鎖的影響增大,也由于流體繞行顆粒需要消耗額外的能量。

摩擦

互鎖

 

_

 

_

由均勻尺寸的球形顆粒形成的電漿 → 較低的粘度

由細顆粒與不規(guī)則形狀顆粒形成的電漿 → 較高的粘度

圖2 不規(guī)則形狀的顆粒將經(jīng)歷更強烈的互鎖與摩擦,導致粘度更高

由于不規(guī)則顆粒的壓實能力較球形為低,顆粒尺寸也將影響壓實密度。因此,在粘度起始上升之前,所能加入的顆粒數(shù)量將更少。如圖3所示。此外,在相同的濃度、較低的粘度下,多分散樣品將比單分散樣品壓實得更有效。然而,較小的不規(guī)則顆粒的存在可能增大粘度,這是因為它們擁有較大的表面積,從而將突出顆粒-顆粒以及顆粒-液體之間的交互作用。因此,在電極材料樣品內(nèi),能夠監(jiān)控與控制不規(guī)則形狀顆粒與細粒材料的比例,以減小粘度,變得十分重要。


圖3 顆粒形狀對粘度的影響

 

案例研究

在本案例中,研究了兩種作為碳電極材料的碳材料:天然碳黑A,以及合成制造的碳黑B。兩種材料均使用相同的粘合劑(NMP+2.5% 重量比的PVDF)進行粘合,以形成22%重量比濃度的兩種電漿。

粘度測試

使用Kinexus旋轉(zhuǎn)流變儀,在0.1s-1至1000s-1的剪切速率范圍內(nèi),進行了粘度測量。圖4顯示了將PVDF添加到NMP(N-甲基吡咯烷酮)中,相比單獨的NMP,可以將粘度提高兩個數(shù)量級(約200倍)。NMP的粘度在很大范圍內(nèi)均與剪切速率無關,即體現(xiàn)為牛頓行為。

進一步添加炭黑,將增大粘度,由此得到的電漿將同時顯示剪切速率依賴性,即非牛頓行為。使用碳黑A得到的電漿在低速與高速剪切速率下均給出了比碳黑B高得多的粘度,這將可能提高在儲存狀態(tài)(對應低剪切速率過程)下的抗沉降性能,并在涂布(高剪切速率)下得到較厚的電極薄膜。較高的粘度也可能使得涂布工藝變得更難控制,可能導致不均勻的涂層,與可變的層密度,這將反過來導致不穩(wěn)定的離子傳輸速率,由此縮短電池循環(huán)壽命,以及充電循環(huán)時間。


圖4 含有天然碳黑A的電漿相比含有合成碳黑B的電漿具有高得多的粘度

 

粒徑與形狀測量

為了測定粘度差異性的原因,使用馬爾文全自動靜態(tài)成像系統(tǒng)Morphologi測量了兩種碳黑粉末樣品。樣品使用1bar的低分散能量進行了分散,使用10x物鏡自動測量了超過70000個顆粒。

如圖5所示,天然石墨材料相比人工合成的碳黑樣品包含更多的細粒度顆粒。此外,發(fā)現(xiàn)盡管兩種碳黑樣品的長徑比差別很小,但合成碳黑材料B相比天然碳黑A有著更高的圓度。如圖6所示。

基于數(shù)量的PSD

基于體積的PSD

圖5 天然碳黑(紅線)與合成碳黑(綠線)的體積分布

 

長徑比

HS圓度

圖6 合成碳黑(綠線)比天然碳黑(紅線)更圓,但長徑比差別不大

 

這可由圖7的顆粒物圖像中得到確認。

天然碳黑A

合成碳黑B

圖7 觀察到的顆粒形狀的差異性 - 天然碳黑A的圓度要遠比合成碳黑B為低

 

測試結(jié)論

本文中的兩種碳基電極材料,當將其添加到電漿中后,其粘度存在很大差別,導致在電池制造過程中涂布表現(xiàn)的差異。結(jié)合顆粒圖像表征手段,可以觀察到天然碳黑包含更高比例的細粒度材料與不規(guī)則顆粒。由此,當分散到電漿中時,添加天然石墨的電漿將表現(xiàn)為粘度較高、壓實度較低。電漿粘度過高,將使涂敷到電極箔上時的涂敷控制變得困難,可能導致涂層厚度與密度不均勻。這將影響電池性能,且由鋰離子傳輸速率的不穩(wěn)定性導致不可預期的電池壽命。

 

 

 


耐馳科學儀器商貿(mào)(上海)有限公司
地址:上海市外高橋保稅區(qū)富特北路456號1#樓3層A部
郵箱:nsi@netzsch.com
傳真:021-58663120
關注我們
歡迎您關注我們的微信公眾號了解更多信息:
歡迎您關注我們的微信公眾號
了解更多信息
婷婷人人爽人人爽人人片| 亚洲人成无码WWW久久久| 国产精品又黄又爽又色无遮挡| 新婚美人妻的沉沦| 黄桃AV无码免费一区二区三区| 久久久96人妻无码精品蜜桃| 亚洲欧美日韩精品久久亚洲区 | 少妇人妻精品一区二区三区| 国产成人一区二区三区| 国产一区二区三区久久精品| 成人国产亚洲精品A区天堂蜜臀| 无码JK粉嫩小泬在线观看欧美| 无码国产精品一区二区高潮| 久久综合噜噜激激的五月天| 亚洲一区二区三区AV无码| 人人妻人人澡人人爽人人精品电影| 漂亮人妻被强了bd影片| 女人十八毛片A片久久18| 免费看久久妇女高潮A| 欧美人伦禁忌dvd| 柳擎宇权力巅峰全文免费阅读正版| 欧美一区二区三区| 国产第一页浮力影院| 99999久久久久久亚洲| 欧美18VIDEOSEX极品| 麻豆乱码国产一区二区三区| 国产伦精品一区二区三区免费 | 中文字幕乱码人妻二区三区| 久久亚洲国产成人精品无码区 | 亚洲香蕉成人AV网站在线观看| 无码精品人妻一区二区三区| 99久久久国产精品免费调教| 欧美激情性视频高清在线观看| 漂亮人妻被修理工侵犯| 无码 人妻 在线 视频| 亚洲综合精品一区二区三区| 国产精品9999久久久久仙踪林 | 亚洲老熟女AV一区二区在线播放| 宝宝好涨水快流出来免费视频| 国产一区日韩二区欧美三区| 黑人与人妻出轨系列|