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已認(rèn)證
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漿料是鋰離子電池生產(chǎn)的重要中間產(chǎn)物,漿料的均勻性和穩(wěn)定性極大的影響了最終電芯的一致性及電化學(xué)性能。目前監(jiān)控漿料的方法僅有黏度參數(shù),無法準(zhǔn)確的評(píng)估其電性能的均勻性和穩(wěn)定性,而漿料電阻率參數(shù)與漿料的配方、導(dǎo)電劑種類及含量、粘結(jié)劑種類及含量等都有顯著相關(guān)性,且漿料在攪拌完成后靜置一段時(shí)間可能會(huì)出現(xiàn)凝膠沉降現(xiàn)象1-2,如圖1所示,此時(shí)的電阻率數(shù)值也會(huì)表現(xiàn)出不同程度的變化,因此漿料電阻率可以作為表征漿料電性能均勻性和穩(wěn)定性的方法。
對(duì)漿料的電阻率進(jìn)行監(jiān)控,一方面可以評(píng)估不同的活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、固含量等對(duì)電化學(xué)性能的影響,用于材料評(píng)估和篩選,另一方面還可用于工序穩(wěn)定性的監(jiān)控,可以在攪拌工序段快速的識(shí)別異常,避免不良品流入后序工序而造成時(shí)間和成本的浪費(fèi)。
圖1.LCO和導(dǎo)電炭顆粒三種混合方式的示意圖2
實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試方法
1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備:型號(hào)BSR2300(IEST元能科技),包含電極通道3組。
1.2測(cè)試方法:待測(cè)漿料置于測(cè)試瓶中,瓶口直徑要求大于35mm。將漿料電極筆插入漿料中,稍微攪拌使電極表面完全浸潤(rùn)漿料,開啟相應(yīng)采集軟件,實(shí)時(shí)采集每組電極通道對(duì)應(yīng)的電阻率變化數(shù)據(jù)。
漿料電阻率測(cè)試案例
2.1不同黏度導(dǎo)電炭漿料電阻率對(duì)比
黏度影響導(dǎo)電炭顆粒在漿料中的分散狀態(tài),當(dāng)漿料黏度大時(shí),顆粒之間的接觸及顆粒在漿料的分散狀態(tài)較穩(wěn)定。對(duì)兩種不同黏度的漿料進(jìn)行電阻率測(cè)試,大黏度的漿料電阻率小于小黏度的漿料電阻率,若在批量生產(chǎn)漿料時(shí),固定漿料配方后,可對(duì)不同批次相同黏度的漿料進(jìn)行電阻率測(cè)試,監(jiān)控漿料的工藝穩(wěn)定性。
圖2. 不同黏度漿料電阻率比較
2.2不同稀釋倍數(shù)的導(dǎo)電炭漿料電阻率對(duì)比
對(duì)導(dǎo)電炭原漿稀釋不同倍數(shù),可改變單位體積內(nèi)的導(dǎo)電炭顆粒濃度,影響導(dǎo)電炭顆粒在漿料中的分散狀態(tài)。隨著稀釋倍數(shù)的增大,導(dǎo)電炭濃度逐漸降低,漿料電阻率逐漸增加,若在批量生產(chǎn)漿料時(shí),固定漿料配方后,可對(duì)不同批次相同濃度的漿料進(jìn)行電阻率測(cè)試,監(jiān)控漿料的工藝穩(wěn)定性。
圖3. 不同稀釋倍數(shù)漿料電阻率比較
2.3漿料沉降性能分析
當(dāng)攪拌完成的漿料經(jīng)過一段時(shí)間的靜置,漿料內(nèi)的懸浮顆粒會(huì)出現(xiàn)一定程度的沉降,通過測(cè)試漿料垂直方向不同位置的電阻率變化,可以判斷漿料沉降性能。如圖4所示,對(duì)NCM811漿料進(jìn)行連續(xù)三天的測(cè)試,在第三天上午測(cè)試時(shí),下通道電極測(cè)得的電阻率明顯下降,說明此時(shí)有上層的顆粒逐步沉降到了下層,因此根據(jù)不同時(shí)間電阻率的測(cè)試結(jié)果可以評(píng)估漿料的最長(zhǎng)靜置壽命,便于生產(chǎn)人員合理安排攪拌后漿料的存放時(shí)間,監(jiān)控漿料的品質(zhì)穩(wěn)定性。
圖4.漿料電阻率隨時(shí)間變化曲線
總結(jié)
本文采用漿料電阻儀對(duì)不同黏度、不同稀釋倍數(shù)及不同靜置時(shí)間的漿料電阻率進(jìn)行監(jiān)控,可以區(qū)分不同配方、不同工藝、不同品質(zhì)狀態(tài)下漿料導(dǎo)電性能的差異,研發(fā)人員可以通過進(jìn)一步制定漿料電阻率的規(guī)格范圍來監(jiān)控漿料工藝穩(wěn)定性和最長(zhǎng)靜置時(shí)間。
參考文獻(xiàn)
1. B.G. Westphal et al. Journal of Energy Storage11 (2017) 76–85.
2. Kentaro Kuratani et al. Journal of TheElectrochemical Society, 166 (2019) (4)A501-A506.
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