Akumuliatorių suspensijos stabilumas ir sklaidomumas turi didelę įtaką elektrodų ir gatavų baterijų gaminių savybėms. Taigi, kaip apibūdinti akumuliatoriaus srutų stabilumą ir sklaidomumą?
Akumuliatoriaus srutų stabilumo apibūdinimo metodas
1. Kietojo turinio metodas
Kietojo kiekio tyrimo metodas yra nebrangus ir lengvai išbandomas metodas. Jo principas yra sudėti srutas į konteinerį ir toje pačioje vietoje reguliariais intervalais imti mėginius, kad būtų galima ištirti ir analizuoti kietųjų medžiagų kiekį. Vertinant kietųjų medžiagų kiekio skirtumą, galima įvertinti ličio baterijų suspensijos stabilumą ir nustatyti, ar nėra nuosėdų, stratifikacijos ir kitų reiškinių.
2. Klampumo metodas
Klampumo tyrimo metodas taip pat iš esmės gali atspindėti srutų stabilumą. Jo principas yra sudėti srutas į konteinerį ir reguliariais intervalais tikrinti klampumą. Apie srutų stabilumą galima spręsti pagal klampos pokytį.
3. Stabilumo analizatorius
Stabilumo analizatoriaus naudojimas gali kalbėti su duomenimis. Pavyzdžiui, Sung ir kt. naudojo stabilumo analizatorių skirtingų pH suspensijų šviesos pralaidumo pokyčiams stebėti naudojant PAA kaip rišiklį per 12 valandų. Pradinės neutralios suspensijos šviesos pralaidumo ir 12-valandų pokyčio vertės buvo mažesnės. Kadangi suodžių medžiagos sugeria šviesą, mažesnis šviesos pralaidumas rodo geresnę suodžių dalelių sklaidą, o mažesni mikroaglomeratai turi didesnį specifinį paviršiaus plotą, todėl pagerėja šviesos sugerties efektyvumas. Tuo pačiu metu nedidelis srutų šviesos pralaidumo pokytis per 12 valandų rodo, kad srutos dispersijos stabilumas statinio proceso metu yra geras, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
4. Zeta potencialo apibūdinimas
Zeta potencialas reiškia šlyties plokštumos potencialą, taip pat žinomą kaip elektrokinetinis potencialas arba elektrovaros jėga, ir yra svarbus rodiklis, apibūdinantis koloidinių dispersijų stabilumą. Kuo mažesnės molekulės ar dispersinės dalelės, tuo didesnė Zeta potencialo absoliuti vertė (teigiama ar neigiama), o sistema stabilesnė, tai yra, tirpimas arba dispersija gali atsispirti agregacijai. Ir atvirkščiai, kuo mažesnis Zeta potencialas (teigiamas ar neigiamas), tuo labiau jis linkęs koaguliuoti arba agreguotis, tai yra, trauka viršija atstūmimą, dispersija sunaikinama ir įvyksta krešėjimas arba agregacija.
Akumuliatoriaus srutų dispersijos apibūdinimo metodas
1. Plonumas
Smulkumas yra svarbus akumuliatoriaus suspensijos veikimo rodiklis, galintis atspindėti tokią informaciją kaip suspensijos dalelių dydis ir sklaida. Smulkumo vertė gali būti naudojama norint suprasti, ar srutoje esančios dalelės yra išsklaidytos ir ar aglomeratai yra deaglomeruoti.
2. Membranos varža
Ličio baterijų suspensija yra kieto ir skysčio mišri sistema, sudaryta išsklaidant aktyviąsias elektrodo medžiagas ir laidžias medžiagas rišiklio tirpale. Pagal keturių zondų membranos varžos testo principą tikrinama suspensijos membranos varža. Laidžio agento pasiskirstymo srutoje būsena gali būti kiekybiškai išanalizuota naudojant varžą, kad būtų galima spręsti apie srutų dispersijos poveikį. Specifinis bandymo procesas yra toks: naudokite plėvelės aplikatorių, kad tolygiai padengtumėte suspensiją ant izoliacinės plėvelės, tada pašildykite ir išdžiovinkite, išmatuokite dangos storį po džiovinimo, supjaustykite mėginį ir dydis atitinka begalinius reikalavimus. Galiausiai naudokite keturis zondus, kad išmatuotų elektrodo membranos varžą ir apskaičiuotumėte varžą pagal storį.
3. Skenuojanti elektroninė mikroskopija/energijos spektro analizė/krioelektroninė mikroskopija
Skenuojanti elektroninė mikroskopija (SEM) gali būti naudojama tiesiogiai stebėti akumuliatoriaus suspensijos morfologiją ir bendradarbiauti su energijos spektro analize (EDS), kad būtų galima analizuoti kiekvieno komponento sklaidą. Tačiau ruošiant mėginius, srutų džiovinimas šio proceso metu gali sukelti jos komponentų persiskirstymą. Krioelektroninė mikroskopija (Cryo-SEM) gali išlaikyti pradinę srutų komponentų pasiskirstymo būseną, todėl neseniai ji pradėta naudoti srutų savybių analizei.
4. Elektrodų kompiuterinė tomografija
Elektrodų kompiuterinė tomografija gali tiesiogiai stebėti dalelių dispersijos būseną elektrode. Kaip parodyta toliau esančiame paveikslėlyje, a paveiksle pavaizduotame elektrode yra aglomeruotų daugiau didelių dalelių, b paveiksle pavaizduotame elektrode aglomeruotų dalelių yra žymiai mažiau, o c paveiksle elektrode beveik nėra aglomeruotų didelių dalelių.
5. Lazerinės difrakcijos matavimo technologija
Lazerinės difrakcijos matavimo technologija naudoja Frenelio sklaidos teoriją ir Fraunhoferio teoriją dalelių dydžiui ir pasiskirstymui nustatyti. Šios technologijos pagrindu sukurtas lazerinis dalelių dydžio analizatorius pasižymi dideliu matavimo tikslumu, geru pakartojamumu ir trumpu matavimo laiku. Jis buvo plačiai naudojamas akumuliatorių gamyklose, norint patikrinti baterijų srutų dalelių dydį.
6. Elektrocheminės varžos spektroskopijos analizės metodas
Pavyzdžiui, Wang ir kt. naudojo elektrocheminės varžos spektroskopijos analizės metodą (EIS) tiesiogiai analizuoti skystos suspensijos impedanso spektrą ir gavo srutų elektrochemines charakteristikas esant skirtingoms dalelių koncentracijoms. Ir per impedanso spektro derinimo rezultatus buvo sukurtas elektrodų suspensijos vidinės dalelių pasiskirstymo struktūros vertinimo metodas, pagrįstas parametrų ekvivalentinės grandinės modeliu, kuris suteikė naują idėją vidinės netolygios struktūros matavimui ir internetiniam vertinimui. ličio jonų akumuliatoriaus srutos. EIS testo principas parodytas paveiksle.
Srutos stabilumo ir dispersiškumo charakterizavimo metodai
1. Reometras
(1) Klampos elastingumo bandymas
The viscoelastic characteristics of the slurry are characterized by the relative valuesof the storage modulus (G′) and the loss modulus (G″). The storage modulus G′, also known as the elastic modulus, represents the capacity stored when the slurry undergoes reversible elastic deformation and is a measure of the elastic deformation of the slurry. The loss modulus G″, also known as the viscous modulus, represents the energy consumed when the slurry undergoes irreversible deformation and is a measure of the viscous deformation of the slurry. In the frequency scan, based on the relative size of G′and G″and evaluating the sensitivity of G′to the angular frequency, it is possible to reflect whether the slurry is in a fluid state or a solid-like state. In the low-frequency range, G′>G“ ir kuo didesnis skirtumas, tuo geresnis srutos stabilumas. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, natūralaus grafito srutos stabilumas yra geresnis nei sintetinės grafito srutos.
(2) Klampumo pokyčiai, atsižvelgiant į šlyties greitį
Srutų klampumas paprastai kinta priklausomai nuo šlyties greičio. Esant šlyties retėjimui, srutose yra minkštų aglomeratų, kuriuos lengvai sunaikina šlyties įtempis. Priešingai, šlyties sutirštėjimas paprastai rodo, kad srutoje yra kietų agreguotų dalelių. Paprastai kalbant, suspensijos su greitesniu šlyties skiedimo greičiu paprastai būna geriau disperguojamos, neatsižvelgiant į rišiklio sunaikinimą šlyties jėga. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, tuščiaviduriu apskritimu pavaizduotos suspensijos sklaidomumas yra geresnis nei kitų dviejų suspensijų.
(3) Pajamingumo testavimas nepalankiausiomis sąlygomis
Takumo įtempis reologijoje apibrėžiamas kaip taikomas įtempis, kuriam esant pirmą kartą pastebima negrįžtamoji plastinė deformacija. Teoriškai takumo įtempis yra minimalus įtempis, reikalingas srautui pradėti. Išeigos analizė yra svarbi visiems sudėtingos struktūros skysčiams. Tai padeda geriau suprasti gaminio veikimą, pvz., galiojimo laiką ir stabilumą nuo nuosėdų ar fazių atsiskyrimo. Yra įvairių reologinių metodų, kuriais galima nustatyti takumo įtempį. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta takumo įtempių analizė naudojant šlyties srauto mažinimo metodą. Iš bandymo rezultatų matyti, kad esant vidutiniams šlyties greičiams, šlyties įtempis mažėja, kai šlyties greitis mažėja. Tačiau, kai šlyties greitis dar labiau sumažinamas, įtempių kreivė pasiekia stabilų lygį ir nepriklauso nuo greičio. Ši stabili įtempių vertė vadinama takumo tašku. Tuo pačiu metu išmatuota „tariamo klampumo“ kreivė tampa begalinė ir turi tiesinį ryšį su šlyties greičiu, kai nuolydis yra -1.
Kadangi sintetinis grafitas turi didesnį dalelių dydį ir netaisyklingesnę dalelių formą, srutos pasižymi mažesne takumo įtampa ir silpnesne tinklo struktūra. Todėl šis sintetinis grafito srutos mėginys bus jautresnis sedimentacijai ir fazių atskyrimui. Dėl srutų nuosėdų ant elektrodo aktyviosios medžiagos gali pasiskirstyti netolygiai ir taip sumažinti baterijos veikimą.
(4) Tiksotropija
Po padengimo akumuliatoriaus suspensija išsilygins, veikiant gravitacijai ir srovės kolektoriaus paviršiaus įtempimui. Mažo šlyties greičio diapazone tikimasi, kad prieš dengiant klampumą palaipsniui grįš į aukštą klampumą. Prieš grįžtant prie didelio klampumo, srutos klampumas vis dar yra palyginti mažas, lengvai išlyginamas, o dangos paviršius yra lygus ir vienodo storio. Atkūrimo laikas neturėtų būti per ilgas ar per trumpas. Jei atsigavimo laikas yra per ilgas, srutų klampumas išlyginimo metu bus per mažas, nesunku susidaryti uodegą arba apatinio krašto storis yra didesnis nei viršutinės dangos storis. Jei laikas yra per trumpas, srutos nespės išsilyginti.
2. Srutų varžos matuoklis
Suspensijos savitumo parametras turi reikšmingą ryšį su suspensijos formule, laidžios medžiagos rūšimi ir kiekiu, rišiklio rūšimi ir kiekiu ir kt. Po to, kai suspensija yra maišoma ir paliekama tam tikrą laiką pastovėti, gali įvykti gelio sedimentacija. įvyksta, o varžos vertė taip pat parodys skirtingus pokyčio laipsnius. Todėl srutų savitoji varža gali būti naudojama kaip metodas srutų elektrinių savybių vienodumui ir stabilumui apibūdinti.
Bandymo metodas:Į stiklinį matavimo indelį įpilkite tam tikro tūrio suspensijos (apie 80 ml), įdėkite švarų elektrodo rašiklį, paleiskite programinę įrangą, patikrinkite suspensijos varžos pokytį prie trijų elektrodų porų laikui bėgant ir išsaugokite dokumente.
Bandymo parametrai:varža, temperatūra, laikas
Skaičiavimo formulė:Atsparumas (Ω*cm):Ρe=U/I * S/L
Savybės:
1. Atskirkite įtampos ir srovės linijas, pašalinkite induktyvumo įtaką įtampos matavimui ir pagerinkite varžos nustatymo tikslumą.
2. 10 mm skersmens diskinis elektrodas užtikrina santykinai didelį kontakto plotą su mėginiu ir sumažina bandymo paklaidą.
3. Atsparumo pokytis trijose padėtyse vertikalia srutos kryptimi laikui bėgant gali būti stebimas realiu laiku.
Atsparumo matavimo diapazonas:2,5Ω*cm~50MΩ*cm
Atsparumo matavimo tikslumas:±0.5%
