Comment caractériser la stabilité et la dispersion des boues de batterie ?

La stabilité et la dispersibilité de la batterie les boues ont un impact important sur les propriétés des électrodes et du fini produits de batterie. Alors comment caractériser la stabilité et la dispersibilité de boue de batterie ?

Méthode de caractérisation de la batterie stabilité du lisier

1. Méthode de contenu solide

La méthode de test de contenu solide est peu coûteuse et méthode facile à tester. Son principe est de placer le lisier dans un récipient et prélever des échantillons au même endroit à intervalles réguliers pour tester et analyser le contenu solide. En jugeant la différence de contenu solide, la stabilité de la boue de batterie au lithium peut être jugée pour voir s'il y a sédimentation, stratification et autres phénomènes.

2. Méthode de viscosité

La méthode de test de viscosité peut également reflètent essentiellement la stabilité de la boue. Son principe est de placer le bouillie dans un récipient et tester la viscosité à intervalles réguliers. Le la stabilité de la suspension peut être jugée par le changement de viscosité.

3. Stabilité Analyseur

L'utilisation de l'analyseur de stabilité peut parler avec les données. Par exemple, Sung et coll. utilisé un analyseur de stabilité pour surveiller les changements de transmission de la lumière de différents pH boues utilisant le PAA comme liant dans les 12 heures. La transmission lumineuse initiale et valeurs de changement sur 12 heures du neutre la boue était plus petite. Parce que les matériaux en noir de carbone absorbent la lumière, une transmission lumineuse inférieure indique une meilleure dispersion du noir de carbone les particules et les micro-agglomérats plus petits ont des surfaces spécifiques plus grandes, améliorant ainsi l'efficacité de l'absorption de la lumière. En même temps, le petit un changement dans la transmission lumineuse de la boue dans les 12 heures indique que la suspension présente une bonne stabilité de dispersion pendant le processus statique, comme le montre la figure ci-dessous.

4. Caractérisation du potentiel Zeta

Potentiel zêta fait référence au potentiel du plan de cisaillement, également connu sous le nom d'électrocinétique potentiel ou force électromotrice, et constitue un indicateur important pour caractériser la stabilité des dispersions colloïdales. Plus les molécules sont petites ou dispersées particules, plus la valeur absolue du potentiel Zeta (positif ou négatif), et plus le système est stable, c'est-à-dire la dissolution ou la dispersion peut résister à l’agrégation. A l’inverse, plus le potentiel Zeta est faible (positif ou négatif), plus il a tendance à coaguler ou à s'agréger, c'est-à-dire l'attraction dépasse la répulsion, la dispersion est détruite et une coagulation ou une agrégation se produit.

Caractérisation méthode de dispersion du lisier de batterie

1. Fineté

La finesse est un indicateur de performance important du lisier de batterie, qui peut refléter des informations telles que la taille et la dispersion des particules du lisier. La valeur de finesse peut être utilisé pour comprendre si les particules dans la boue sont dispersées et si les agglomérats sont désagglomérés.

2. Membrane impédance

Batterie au lithium la boue est un système mixte solide-liquide formé en dispersant l'actif d'électrode matériaux et agents conducteurs dans une solution liante. Selon le principe du test d'impédance membranaire à quatre sondes, l'impédance de la membrane du lisier est testé. L'état de distribution de l'agent conducteur dans la boue peut être analysé quantitativement par résistivité pour juger de l'effet de dispersion de la bouillie. Le processus de test spécifique est le suivant : utiliser un applicateur de film pour enduire uniformément La bouillie sur le film isolant, puis chauffez-la et séchez-la, mesurez l'épaisseur Du revêtement après séchage, coupez l'échantillon et la taille répond à l'infini exigence. Enfin, utilisez quatre sondes pour mesurer la membrane de l'électrode impédance et calculer la résistivité en fonction de l'épaisseur.

3. Balayage microscopie électronique/analyse du spectre énergétique/cryo-microscopie électronique

Électron à balayage la microscopie (SEM) peut être utilisée pour observer directement la morphologie de la batterie Boue, et coopérer avec l'analyse du spectre énergétique (EDS) pour analyser le dispersion de chaque composant. Cependant, lors de la préparation des échantillons, le séchage des le lisier au cours de ce processus peut provoquer sa propre redistribution composants. La microscopie cryoélectronique (Cryo-SEM) peut conserver l'original état de distribution des composants du lisier, il a donc récemment commencé à être utilisé dans l'analyse des propriétés des boues.

4. Électrode Imagerie CT

Electrode CT L'imagerie peut observer directement l'état de dispersion des particules dans le électrode. Comme le montre la figure suivante, il y a plus de grosses particules agglomérées dans l'électrode de la figure a, les particules agglomérées dans le l'électrode de la figure b sont considérablement réduites et il n'y a presque pas grosses particules agglomérées dans l'électrode de la figure c.

5. Laser technologie de mesure par diffraction

Diffraction laser La technologie de mesure utilise la théorie de la diffusion de Fresnel et la théorie de Fraunhofer pour obtenir la taille et la distribution des particules. L'analyseur granulométrique laser basé sur cette technologie a une précision de mesure élevée, une bonne répétabilité et un court temps de mesure. Il a été largement utilisé dans les usines de batteries pour tester le taille des particules de boue dans les batteries.

6. Méthode d'analyse par spectroscopie d'impédance électrochimique

Par exemple, Wang et coll. utilisé la méthode d'analyse par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) pour directement unanalyser le spectre d'impédance de la boue liquide et obtenir le caractéristiques électrochimiques de la bouillie à différentes concentrations de particules. Et grâce aux résultats de l'ajustement du spectre d'impédance, une méthode d'évaluation pour la structure interne de distribution de particules de la suspension d'électrode basée sur le modèle de circuit équivalent aux paramètres a été établi, ce qui a fourni un nouveau idée pour la mesure et l'évaluation en ligne des performances internes structure non uniforme de la suspension de batterie lithium-ion. Le principe du test EIS est illustré sur la figure.

Méthodes pour caractérisant à la fois la stabilité et la dispersibilité du lisier

1. Rhéomètre

(1) Test de viscoélasticité

Les caractéristiques viscoélastiques du coulis sont caractérisées par les valeurs relatives du module de stockage (Gâ²) et du module de perte (Gâ³). Le module de stockage Gâ², également connu sous le nom de module élastique, représente la capacité stockée lorsque le lisier subit déformation élastique réversible et est une mesure de la déformation élastique de la bouillie. Le module de perte Gâ³, également connu sous le nom de le module visqueux, représente l'énergie consommée lorsque le lisier subit déformation irréversible et est une mesure de la déformation visqueuse du bouillie. Dans le balayage de fréquence, basé sur la taille relative de Gâ² et Gâ³ et en évaluant la sensibilité de Gâ² à la fréquence angulaire, il est possible de déterminer si le la boue est à l'état fluide ou à l'état solide. Dans la gamme des basses fréquences, Gâ²Gâ³ et plus la différence est grande, plus meilleure la stabilité du lisier. Comme le montre la figure ci-dessous, la stabilité de la suspension de graphite naturel est meilleure que celle de la suspension de graphite synthétique.

(2) Modificationsdes viscosité avec taux de cisaillement

La viscosité de une suspension change généralement avec le taux de cisaillement. Lorsqu’un comportement d’amincissement par cisaillement existe, il y a des agglomérats mous dans la boue qui sont facilement détruits par cisaillement stresser. Au contraire, la présence d’un épaississement par cisaillement indique généralement qu'il y a des particules dures agrégées dans la boue. En général, les boues avec des taux de fluidification par cisaillement plus rapides ont tendance à avoir une meilleure dispersibilité, en ignorant la destruction du liant par force de cisaillement. Comme le montre la figure ci-dessous, la bouillie représentée par le cercle creux a une meilleure dispersibilité que les deux autres bouillies.

(3) Rendement test d'effort

La limite d'élasticité en rhéologie est définie comme la contrainte appliquée à laquelle le plastique irréversible la déformation est d'abord observée sur l'échantillon. Théoriquement, la limite d'élasticité est la contrainte minimale requise pour initier l’écoulement. L'analyse du rendement est importante pour tous les fluides structurés complexes. Cela aide à mieux comprendre le produit performances, telles que la durée de conservation et la stabilité contre la sédimentation ou la phase séparation. Il existe diverses méthodes rhéologiques qui peuvent être utilisées pour déterminer la limite d'élasticité. La figure ci-dessous montre l'analyse de la limite d'élasticité en utilisant la méthode de décélération de l'écoulement par cisaillement. D'après les résultats des tests, on peut voir qu'à des taux de cisaillement modérés, la contrainte de cisaillement diminue à mesure que le taux de cisaillement diminue. Cependant, lorsque le taux de cisaillement diminue davantage, la courbe de contrainte atteint un niveau stable et est indépendant du taux. Cette valeur de contrainte stable est appelée la limite d'élasticité. Dans le même temps, le « apparent » mesuré La courbe de viscosité" devient infinie et a une relation linéaire avec la taux de cisaillement lorsque la pente est de -1.

Depuis synthétique le graphite a une taille de particule plus grande et une forme de particule plus irrégulière, le le lisier présente une limite d'élasticité plus faible et une structure de réseau plus faible. Donc, cet échantillon de suspension de graphite synthétique sera plus sensible à la sédimentation et séparation de phases. La sédimentation du lisier peut entraîner une répartition inégale des matériaux actifs sur l'électrode, réduisant ainsi les performances de la batterie.

(4) Thixotropie

Après revêtement, la boue de batterie se stabilisera sous l'action de la gravité et de la tension superficielle sur le collecteur de courant. Dans la plage des faibles taux de cisaillement, on espère que la viscosité reviendra progressivement à la viscosité élevée avant le revêtement. Avant cela revient à une viscosité élevée, la viscosité de la boue est encore relativement faible, facile à niveler et la surface du revêtement est lisse et d'épaisseur uniforme. Le le temps de récupération ne doit être ni trop long ni trop court. Si le temps de récupération est trop longtemps, la viscosité de la boue sera trop faible pendant le processus de nivellement, et il est facile d'avoir une queue ou l'épaisseur du bord inférieur est plus élevée que l'épaisseur du revêtement supérieur. Si le temps est trop court, la bouillie n'aura pas le temps de niveler.

2. Boue compteur de résistance

La bouillie le paramètre de résistivité a une corrélation significative avec la formule du coulis, le type et le contenu de l'agent conducteur, le type et le contenu du liant, etc. Après que la boue soit agitée et laissée au repos pendant une période de Temps, une sédimentation du gel peut se produire et la valeur de résistivité affichera également différents degrés de changement. Par conséquent, la résistivité de la boue peut être utilisée comme méthode pour caractériser l'uniformité et la stabilité du courant électrique du lisier propriétés.

Méthode de test : mettre un certain volume de bouillie (environ 80 ml) dans le verre doseur, insérez un nettoyer le stylo à électrode, démarrer le logiciel, tester le changement de résistivité de la boue sur trois paires d'électrodes au fil du temps et enregistrez-le dans le document.

Paramètres de test : résistivité, température, temps

Calcul formule : Résistivité (Ω*cm) :Ρe=U/I * S/L

Caractéristiques :

1. Séparez le Lignes de tension et de courant, éliminent l'influence de l'inductance sur la tension Mesure et amélioration de la précision de détection de résistivité.

2. Le 10mm L'électrode à disque de diamètre assure une zone de contact relativement grande avec l'échantillon et réduit l'erreur de test.

3. Le changement de résistivité à trois positions dans la direction verticale de la boue au fil du temps peut être surveillé en temps réel.

Résistivité plage de mesure : 2,5Ω*cm~50MΩ*cm

Résistivité précision de mesure :±0,5 %