Explicación detallada de los cambios en el estado de las partículas del material durante la preparación de la suspensión de electrodos

El grosor de la pieza polar de la batería de litio es generalmente de unos 40-200 μm, y el grosor de la pieza polar varía según el tipo de batería (alta energía, alta potencia, etc.). Si desea que una batería de litio tenga un buen rendimiento electroquímico, la pieza polar debe tener el mismo grosor en la parte delantera, central y trasera, y tener una superficie lisa sin defectos. Con la condición de que se excluya el proceso de recubrimiento, la preparación de la lechada es el procedimiento clave para determinar su calidad. La viscosidad de una buena lechada de batería de litio es estable y no es fácil de cambiar, el tamaño de partícula es pequeño, no hay granulosidad obvia después del recubrimiento y secado, y no hay materias extrañas como burbujas. Luego, durante el proceso de preparación de la lechada, hay dos aspectos principales a los que se debe prestar atención: uno es dispersar los materiales iniciales de manera uniforme; el otro es prevenir la aglomeración secundaria provocada por la interacción entre las materias primas. Por lo tanto, el propósito del proceso de mezcla es dispersar y mezclar uniformemente los materiales originales y, al mismo tiempo, evitar que las partículas se reúnan.

Los polos de la batería de litio se dividen en polos positivos y polos negativos. Los materiales activos, agentes conductores, aglutinantes y disolventes utilizados en las dos piezas polares varían según el sistema de batería. Mezclar un sistema multifásico tan complejo en una lechada de suspensión homogénea requiere más experiencia práctica y base teórica. Cuanto menor es el tamaño de partícula del material, más extraña es la forma, más difícil es dispersar, especialmente el agente conductor negro de carbón, que a menudo se aglomera en grandes trozos durante el proceso de agitación, no solo no juega un buen conductor papel, pero también afecta la energía específica de la batería. El negro de carbón no solo se puede utilizar en baterías de litio, sino también en plásticos, polímeros y otras industrias, por lo que existen muchos estudios sobre la dispersión del negro de carbón. Según el informe de investigación actual, hay varias formas de dispersar los aglomerados:

La primera dispersión a la izquierda (erosión) se produce bajo la acción de una fuerza mecánica relativamente débil. En este momento, el material fluye con la fuerza mecánica para formar aglomerados de partículas de diferentes tamaños. Durante este proceso, los pequeños fragmentos de material se desprenden gradualmente de los grandes agregados, formando partículas secundarias. Cuando la fuerza mecánica externa excede un cierto valor crítico, la ruptura de las partículas ocurrirá repentinamente, como se muestra en el medio de la figura anterior. Si la energía mecánica alcanza un cierto nivel y se prolonga el tiempo, las partículas continuarán rompiéndose, pero la probabilidad de que ocurra este fenómeno es baja.

Durante la preparación de la lechada de la batería de litio, la forma de contacto entre los materiales puede tener los tres estados que se muestran en la figura anterior. Primero, la estructura del negro de carbón no es fácil de cambiar y su distribución es relativamente uniforme, existiendo como estructura1. A medida que avanza la agitación mecánica, la despolimerización y la dispersión del agente conductor se producirán simultáneamente y, finalmente, el agente conductor se recubre completamente sobre la superficie de la sustancia viva.

Es un proceso muy importante desde la existencia de partículas de materia prima hasta convertirse en una sustancia mezclada homogéneamente. Todo el proceso se puede dividir en estado de polvo sólido (I), estado húmedo mixto (II) y finalmente estado suspendido formado (III). El control del proceso se muestra en la figura siguiente.

Las características, ventajas y desventajas de cada etapa de este proceso se muestran en la siguiente tabla:

En la etapa de mezclado en seco, la energía de entrada del equipo, la fuerza mecánica y el tamaño de partícula del material vivo afectan la dispersión del agente conductor. Además, la aglomeración de materiales se ve muy afectada por la humedad del aire.

El estado de humectación comienza cuando el solvente se agrega al polvo sólido por primera vez. El grado de humectación depende del grado de saturación del polvo al líquido y del estado de adhesión y tensión. En este proceso, la dispersión y la aglomeración tienen lugar constantemente, mientras se cambia el estado de mezcla de la mezcla. Cuando se alcanza el punto de gel o el estado completamente saturado, ya no hay una gran entrada de fuerza y ​​la fuerza de interacción entre las partículas también se reduce, y luego se puede diluir para reducirla al contenido de sólidos deseado. En la etapa de dilución de la suspensión, intervienen la mecánica de fluidos y la fuerza de corte de la lechada. En condiciones de flujo de fluido, la fuerza de corte ejercida por el mezclador sobre las partículas promueve que el material esté en un estado estable.

Los diferentes procesos de procesamiento y control ejercen diferentes fuerzas sobre el material y las materias primas, lo que provocará la uniformidad de las partículas. Especialmente para el agente conductor de negro de humo, la intensidad de tensión variable tiene un efecto muy bueno sobre la conductividad electrónica, la capacidad de la batería y la densidad de corriente de la pieza polar. Gran influencia, por lo que es muy necesario comprender el estado de la etapa de mezcla del material en el proceso de preparación de la lechada.