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较近锂电池导电炭黑超声波分散技术

发布来源:  发布日期: 2022-05-14  访问量:46

导电炭黑超声波搅拌:目前,超声波基于瞬时声空化效应用于微尺寸的搅拌。这种效应需要在相当高的超声强度下产生,并伴随着微气泡的大量形成和生长。当气泡尺寸达到一定的临界值时,气泡生长速度迅速增加,然后立即破裂,形成冲击波分散聚合物,导致局部高温高压(局部压力可达到数千个大气压)。

超声波搅拌的另一个过程是液体的宏观流动。以发生器为中心的空化气泡浓度逐渐降低,气泡扩散到低浓度区域,驱动液体流动,流动速度高达2m/s。在没有额外设备的情况下,额外设备的情况下提供足够的搅拌效果。

相对较低的超声波频率有利于浆液的制备。通常,在较低的输入能量条件下,超声波搅拌可以达到与基于流体力学技术的搅拌相同的效果。超声波技术与球磨和添加表面活性剂的超声波搅拌特别有利于浆液的制备。

超声波搅拌技术的特点表明,在低溶剂含量条件下,浆料颗粒可以均匀分散,这种高固体含量技术也更节能。就锂离子电池浆而言,高固体含量也是有益的,因为低固体含量的浆料更容易沉降,导致活物质、导电剂和粘合剂分布不均匀,在极片干燥过程中沿极片厚度孔分布不均匀。浆液固体沉降到底部,集中在集流体附近,这也限制了该区域锂离子的传输。


有三种常见的超声分散方法:

普通超声清洗机分散

细胞粉碎超声分散

管道超声分散

超声效果好,但有效超声面积小,时间长。

整个管道中的液体可同时得到超声波,超声效果好,分散速度很快,一般5分钟就能得到更好的分散效果。

实验验证:管道超声分散效果(功率)1KW,频率20KHz)

1、导电炭黑电池浆分散

电池材料系统:LMO/Graphite;LMO Tap density: 1.88;Particle size D10-6.2,D50-10.5,D90-15.7;Specific su ce area: 0.23

结果分析:

图3. 浆料经过断面,无超声分散正极(a,b)、表面(c,d)SEM图;超声后电极表面更均匀。

图4. 浆料经过断面,无超声分散负极(a,b)、表面(c,d)SEM图片;很明显,超声电极表面更平整。

2、纳米材料的分散

图5.导入超声波的纳米材料的效果(a)团聚状态,(b)均匀分散。

超声波搅拌技术应用较少,仍处于研发阶段。需要注意的问题是,化学反应可能发生在高强度超声波的作用下。特别是在水基浆中,超声波是否会产生H,OH,O和HO2当锂离子电池浆超声波分散时,聚合物粘合剂分子链是否断裂,粘合剂是否与活性物质和导电颗粒反应。常用的锂离子电池浆粘合剂甲基纤维素钠、聚丙烯酸和聚乙烯醇在超声波作用下容易发生聚合反应,聚合物粘合剂分子链长度是控制电极形状特征的重要参数,可以保持电极结合强度,消除电化学过程中活性物质体积变化的影响。此外,与其他两种方法相比,超声波分散的分散时间非常短。实验室分散Latex颗粒结果表明,5min之后,粒度可以降低到6um非常适合实验室涂装前的超声工艺。

超声波除了增加导电炭黑电池浆的均匀性、细化和分散性外,还应用于以下领域:

用于塑料挤出机或注塑机,效果好;

制备生物柴油可促进脂交换反应,显著降低副产品,降低下游材料加工分离、气化等工艺压力,提高材料使用效率;

超声陈化酒,加快高效标准;

加速动植物体内有效医疗保健成分的提取,比清洗槽式超声提取方法有更好的提取效果(这也是超声提取中药方法);

在木塑行业,对去除蛋白质、果胶、低聚糖、果胶、低聚糖有很好的效果。

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