Samanburður á blöndunarferli skref fyrir skref og blöndunarferli í eitt skipti

Með tilliti til undirbúningsaðferðar litíum rafgeymsluþurrkunar hafa vísindamenn prófað mismunandi kvoðunarferli. Prófanir hafa sannað að kvoðunarferlið við þrepfóðrun er miklu æðra en einu sinni massunarferlið. Í þessari grein er gerður ítarlegur samanburður á deiliskipta pulping-ferlinu og einu sinni pulping-ferlinu. Pulping ferlin tvö eru sýnd á mynd 1. (a) er einu sinni pulping ferlið; (b) er skref fyrir skref pulping ferli.

Mynd 1. Tvö mismunandi blöndunarferli

Einu sinni blöndunarferlið er að blanda bindiefnið og NMP og hræra í hálftíma og bæta síðan virka efninu og leiðandi kolsvartinu í leysinn í einu til blöndunar. Einkenni fjölþrepa blöndunar er að magni leysisins er bætt í lotur. Einu sinni blöndunarferli og fjölþrepa blöndunarferli hefur ekki aðeins mikil áhrif á eiginleika slurry, svo sem seigju, breytilegt viscoelastic stuðull og stöðugt flæði einkenni, heldur hefur einnig áhrif á viðnám, hringrás árangur og hraði árangur af rafhlaða.

1. Samband slurry seigju, klippihraða og vökva

Mynd 2 sýnir tengslferilinn milli seigju og klippihraða. Það má sjá að það skiptir ekki máli hvort eins skrefa eða skref-fyrir-skref aðferðin er tekin, seigja slurry minnkar þegar klippihraði eykst (klippa þynningu). Seigja slurry undir lágu klippi er mælikvarði á sethegðun fastra agna, og seigja við high shear er mælikvarði á vinnsluhæfni slurry. Við litla klippingu er meiri seigja tveggja slurra betri, vegna þess að föstu agnirnar settust ekki verulega. Við mikla klippingu er lágt seigja slurryins einnig góður eiginleiki, vegna þess að það þýðir að slurry er blandað einsleit.

Auðvitað, jafnvel þó að undirbúningsferlið tvö hafi þynningu, þá er fjölþrepa blöndunaraðferðin enn betri en eins þreps nýmyndunaraðferðin. Sjóþéttleiki tveggja gerða slurry breytinga með horntíðni er sýndur á mynd 3.

Mynd 3. Tengsl hornhraða og geymsluþáttar og tapstuðuls

Af myndinni getum við séð að sjóntrega slurry sem er útbúin með eins þreps aðferðinni er ekki tengd horntíðninni, en viscoelastic stuðull slurry tilbúinn með multi-skref aðferðinni er tengd við horn tíðni. Í öðru lagi, á myndinni, er G' geymsluþátturinn og G' er tapstuðullinn. Það má sjá að geymsluþátturinn í eins þrepa aðferðinni er alltaf hærri en tapsstuðullinn, en fjölþrepa slurry er bara hið gagnstæða. Það má sjá að súrefnið sem er útbúið með eins þrepa aðferðinni er aðallega í hlaupástandi og agnirnar þyrpast saman til að mynda rúmmálsfyllta netuppbyggingu. Agnaþyrpingin er ekki eyðilögð eða brotin upp og er alltaf blandað saman við lágan klippihraða og blöndunaráhrif nást ekki. Slurry útbúið með fjölþrepa aðferðinni er í meginatriðum sól með lága seigju, agnaeiningarnar dreifast jafnt og netuppbyggingin er alveg eyðilögð og dreifð. Skrefþrepið er í góðu dreifingarástandi og sýnir góða flæðisfrumu sem hægt er að tákna með flæðiferlinum (flæði) sem sýndur er á myndinni. Mynd 4 sýnir tengslin milli klippihraða og klippikrafts þegar klippihraði eykst fyrst og lækkar síðan. Það sést að fjölþrepa slurry hefur hysteresis lykkju.

Mynd 4. Skúningshraði og klippikraftur

Í samanburði við eins þrepa blöndunarferlið, í fjölþrepa blöndunarferlinu, er óafturkræft netuppbygging agnaþyrpingarinnar brotin oftar. Þetta er vegna þess að leysinum NMP er bætt við mörgum sinnum, og leysirinn er minna í upphafsstöðu og agnirnar eru líklegri til að brotna við mikla klippihraða. Þar sem eins þrepa blöndunin er að hella leysinum út í einu minnkar seigjan í heildina hratt og núningin milli agnanna er mjög lítil og því er ekki hægt að fá gott dreifingarástand.

2. Áhrif tveggja mismunandi blöndunarferla á staurstykkið

Slururnar sem unnar eru með þessum tveimur aðferðum eru útbúnar í rafskaut og upphaf mismunsins má sjá á þversniðamyndum tveggja stangarstykkjanna, eins og sést á mynd 5.

Mynd 5. SEM og EDS greining á stöng stykki

(a) Þrep í þrepi í einu þrepi (e) Þverskurður í mörgum þrepum, það má sjá að eftir að fjölþrepa slurry undirbýr stöngstykkið, er snerting agna nær og blandað ástand er betra.

Myndir (b) og (f) eru kort af EDS Co frumefnis kortlagningu stangabita af tveimur tegundum pulping ferla. Co frumefnið er unnið úr litíum kóbaltoxíði, sem getur sannreynt betri blöndunar- og dreifingaráhrif fjölþrepa aðferðarinnar.

Myndir (c) og (g) eru kortlagning C-frumefnis staurstykkisins af tvenns konar stærðarferlinu. C frumefnið kemur aðallega úr PVDF og leiðandi kolsvörtu;

Myndir (d) og (h) eru kortlagning flúorefnis í staurstykkinu af tvenns konar stærðarferlinu. F frumefnið kemur frá PVDF

Niðurstöður margra ljósmyndasetta sanna einnig að leiðandi efnið og virka efnið í eins þreps slurry hafa mikið af þéttbýli og eru ekki dreifð einsleit.

Í þriðja lagi eru áhrif blöndunarferlisins á afköst rafhlöðunnar

1. Hringrásarafköst

Hringrásarafköst rafhlöðunnar sem unnin eru af slurriunum tveimur eru sýnd á mynd 6. Eftir 70 lotur er afkastageta blöndunarferilsins í einu skrefi og skipt skref 60% og 70% af upphafsgetu, í sömu röð. Afköstin hrörna hraðar. Ástæðan getur stafað af breytingu á innri viðnámi rafhlöðunnar&# 39 í eins þrepa aðferðinni.

Mynd 6. Samanburður á afköstum rafhlöðunnar

2. Innri viðnám rafhlöðunnar breytist með DOD

Tilraunin notar HPPC til að prófa innri viðnám rafhlöðunnar og niðurstaðan er sýnd á mynd 7. Eftirfarandi ályktanir má draga: a. Innri viðnám rafhlöðunnar meðan á útskrift stendur er meira en innra viðnám hleðslunnar. Þetta er vegna þess að hlutfall innsetningar litíumjóna í föstu grindurnar er hægara en útdráttarhraði litíumjóna. b. Innri viðnám rafhlöðunnar með fjölþrepa aðferð og slurry ferli er lægra en eins þreps aðferðin í hverju stigi og við hvert DOD ástand. c. Innri viðnám rafhlöðunnar og losunardýpt (D0D) eru nátengd. Þegar dýpt losunar eykst verður plássið fyrir litíumjónir sem eru innfellt minna og minna, sem veldur því að rafhlaðaviðnám eykst í samræmi við það.

Mynd 7. Tengslin milli hleðslu og útskriftar rafhlöðurnar tveggja og innri viðnámsins

3. Áhrif tveggja blöndunarferla á frammistöðu rafhlöðunnar

Til þess að bera saman innri viðnám tveggja pólska rafhlöðunnar eru samsvarandi rafhlöður losaðar á mismunandi hraða. Losunarferillinn er sýndur á mynd 8.

Mynd 8. Samanburður á afköstum rafhlöðu og skautun

Meðal þeirra er a eins þreps rafhlaða og b er fjölþrepa rafhlaða. Báðar rafhlöður eru hlaðnar með stöðugum straumi við 0,2C. Mynd a sýnir að þegar losunarstraumurinn eykst heldur pólun rafhlöðunnar áfram að aukast. Öfugt við margþrepa útskriftarferil rafgeymis, þó að pólun rafhlöðunnar aukist einnig að vissu marki, er pólunin tiltölulega lítil miðað við mynd a. Ástæðuna fyrir þessu fyrirbæri verður að rekja til undirbúningsferils slurry. Eins og áður hefur komið fram getur fjölþrepa blöndunarferlið tryggt samræmda dreifingu leiðandi efnisins og virka efnisins og myndað stöðugt og einsleitt leiðandi net. Fyrir vikið minnkar snertaþolið milli virka efnisins og leiðandi umboðsmannsins verulega til að tryggja framúrskarandi árangur rafhlöðunnar.

Niðurstaða:

Jafnvel þó að endanlegt fasta innihald tveggja mismunandi blöndunarferlanna sé það sama, eru gigtareiginleikar slurry ennþá mismunandi. Afurðin í eins þrepa blöndunarferlinu er hlaupkennd og duftareiningarnar eru tengdar inni í rúmmálsfylltu netuppbyggingunni, þannig að það eru fastir eins eiginleikar og fylgja seigri. Varan sem unnin er með fjölþrepa blöndunarferlinu er sól með lága seigju og agnaeiningarnar dreifast hver við aðra. Þetta er vegna þess að á upphafsstigi hefur blandan lægra leysiinnihald, agnirnar eru í nánu sambandi og líkurnar á árekstri eru miklu meiri en eins þreps slurry aðferðin. Þess vegna hjálpar lægra vökvainnihaldið við að brjóta og dreifa agnamyndunum. Samræmd dreifing virka efnisins í leiðandi efninu sýnir að rafhlaðan hefur minni skautun og betri árangur hringrásar og hraða.