リチウム電池スラリーの調製中の材料混合段階の状態はどうですか？

スラリーの調製プロセスでは、注意すべき2つの主要な側面があります。1つは、最初の材料が均一に分散していることです。他方、原材料間の相互作用によって引き起こされる二次凝集が防止される。

リチウム電池のポールピースの厚さは、一般的に約40〜200μmであり、ポールピースの厚さは、バッテリーの種類（高エネルギー、高電力など）によって異なります。優れた電気化学的性能を備えたリチウム電池が必要な場合、ポールピースは、表面が滑らかで欠陥がない、前後で同じ厚さである必要があります。排除コーティングプロセスの条件下では、スラリーの準備がその品質を決定するための重要な手順です。良好なリチウム電池スラリーの粘度は変化しにくく、粒度が小さく、コーティングおよび乾燥後の明らかな粒状性がなく、気泡などの異物がありません。次に、スラリーの調製プロセスにおいて、注意すべき2つの主要な側面があります。1つは、最初の材料が均一に分散していることです。他方、原材料間の相互作用によって引き起こされる二次凝集が防止される。したがって、攪拌プロセスの目的は、材料を元の状態で分散および混合し、粒子間の再凝集を防ぐことです。

リチウム電池のポールピースは、正極ピースと負極ピースに分けられます。 ２種類のポールピースに使用される生体材料、導電剤、結合剤、溶剤等は、電池システムによって異なります。このような複雑な多相システムを均一なスラリーに混合するには、より実用的な経験と理論的根拠が必要です。材料の粒度が小さいほど、形状を分散させるのが難しくなります。特に、導電剤カーボンブラックは、攪拌プロセス中に大きな断片に凝集することが多く、これは、良好な導電性の役割を果たすだけでなく、電池の比エネルギーにも影響を及ぼします。 。カーボンブラックはリチウム電池だけでなく、プラスチックやポリマーなどにも使用できるため、カーボンブラックの分散に関する研究は数多くあります。現在の研究報告によると、凝集体の分散は次の方法で行うことができます。

左側の最初のタイプの侵食は、弱い機械的力の作用下で発生し、その時点で材料は機械的力で流れ、さまざまなサイズの凝集体を形成します。このプロセスの間に、材料の小さな断片が大きな凝集体から徐々に剥がされて二次粒子を形成します。上図の真ん中に示すように、外部の機械的な力が特定の臨界値を超えると、粒子の破裂が突然発生します。力学的エネルギーが一定のレベルに達し、時間が長くなると、粒子は壊れ続けますが、この現象は発生する可能性が低くなります。

リチウム電池スラリーの調製中、材料間の接触形態は、上図に示す３つの状態を有し得る。第一に、カーボンブラックの構造は容易に変化せず、その分布は比較的均一であり、構造1に存在します。機械的攪拌が進むと、導電剤の解重合と分散が同時に起こり、最終的に導電剤が生体材料の表面に完全にコーティングされます。

それは、原材料粒子の個別の存在から均一に混合された物質の形成までの重要なプロセスです。プロセス全体は、固体粉末状態（I）、混合湿潤状態（II）、そして最終的に形成された懸濁液状態（III）に分けることができます。次の図にプロセス制御を示します。

乾式混合段階では、デバイスの入力エネルギー、機械力、および活物質の粒子サイズはすべて、導電剤の分散に影響を与えます。また、材料の凝集は空気の湿度に大きく影響されます。

湿潤状態は、固体粉末への最初の溶媒の添加から始まり、湿潤の程度は、粉末の液体への飽和度、および付着および応力の状態に依存する。このプロセスの間、混合物の混合状態を変化させながら、分散および凝集が起こり続ける。ゲル化点または完全飽和に達すると、大きな力の入力がなくなり、粒子間の相互作用が減少します。これにより、目的の固形分に希釈できます。懸濁液を希釈する段階では、スラリーの流体力学とせん断力が関係します。流体の流れの条件下では、ミキサーによって粒子に加えられるせん断力により、材料は安定した状態になります。

異なる処理制御プロセスは、材料の原材料に異なる力を及ぼし、粒子の分散を均一にします。特にカーボンブラック導電剤の場合、変化する応力拡大係数は電子伝導率に均一であり、電池容量とポールピースの電流密度は大きな影響を与えるため、スラリー調製プロセスの材料混合段階の状態を理解する必要があります。 。

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