Máy khuấy trộn hỗn hợp pin lithium là mắt xích quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình sản xuất, là mắt xích quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình sản xuất pin lithium ion.
Thành phần của bùn điện cực dương cho pin lithium ion
Bùn điện cực dương của pin lithium ion bao gồm chất kết dính, chất dẫn điện, vật liệu điện cực dương, v.v ...; bùn điện cực âm bao gồm chất kết dính, bột than chì, v.v ... Việc chuẩn bị bùn âm và dương bao gồm một loạt các quy trình công nghệ như trộn lẫn, hòa tan và phân tán lẫn nhau giữa chất lỏng và chất lỏng, vật liệu lỏng và rắn, và các quá trình này là kèm theo sự thay đổi về nhiệt độ, độ nhớt và môi trường. Trong bùn điện cực dương và điện cực âm, sự phân tán và đồng đều của vật liệu hoạt tính dạng hạt ảnh hưởng trực tiếp đến sự chuyển động của các ion lithium giữa hai cực của pin, do đó, sự trộn lẫn và phân tán bùn của mỗi cực vật liệu là rất quan trọng trong sản xuất pin lithium ion. , Chất lượng phân tán bùn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của quá trình sản xuất pin lithium-ion tiếp theo và hiệu suất của các sản phẩm của nó.
Trong quy trình truyền thống, phân tán siêu mịn được thực hiện vì: thông qua thiết bị khuấy trộn truyền thống, chỉ có thể phân tán và phân tán đều các cụm bột lớn trong dung dịch; tuy nhiên dạng bột tồn tại dưới dạng các cụm bột mịn. Trong dung dịch, chỉ đáp ứng các yêu cầu xử lý về độ phân tán vĩ mô. Bùn sau khi khuấy và phân tán vĩ mô có thể tiếp tục phân tán và đồng nhất bột mịn hoặc kết tụ hạt rắn trong dung dịch dưới tác dụng của lực cắt cơ học mạnh của thiết bị phân tán và đồng nhất siêu mịn để thu được đủ chất rắn mịn. Các hạt được phân bố đồng đều trong dung dịch để đạt được hiệu quả phân tán siêu mịn và đồng nhất cực nhỏ, có thể cải thiện đáng kể hiệu suất toàn diện của bùn.
Quy trình chế biến pin lithium truyền thống hiện nay là:
Thành phần
- Chuẩn bị giải pháp:
a) Tỷ lệ trộn và trọng lượng của PVDF (hoặc CMC) và dung môi NMP (hoặc nước khử ion);
b) Thời gian khuấy, tần suất khuấy và thời gian của dung dịch (và nhiệt độ bề mặt của dung dịch);
c) Sau khi chuẩn bị xong dung dịch, tiến hành kiểm tra dung dịch: độ nhớt (thử), mức độ hòa tan (kiểm tra bằng mắt) và thời gian bảo quản;
d) Điện cực âm: SBR + dung dịch CMC, thời gian và tần số khuấy.
Hoạt chất:
a) Khi cân và trộn phải theo dõi tỷ lệ và lượng trộn có đúng không;
b) Phay bi: thời gian phay bi của điện cực dương và điện cực âm; tỷ lệ giữa các hạt mã não với hỗn hợp trong thùng nghiền bi; tỷ lệ giữa các quả bóng lớn và các quả bóng nhỏ trong các quả cầu mã não;
c) Nướng: cài đặt nhiệt độ và thời gian nướng; kiểm tra nhiệt độ sau khi làm nguội sau khi nướng.
d) Trộn và khuấy hoạt chất và dung dịch: chế độ khuấy, thời gian và tần suất khuấy.
e) Rây: lọt qua rây phân tử 100 mesh (hoặc 150 mesh).
f) Thử nghiệm, kiểm tra:
Các thử nghiệm sau được thực hiện đối với bùn và hỗn hợp: hàm lượng rắn, độ nhớt, độ mịn trộn, mật độ vòi và tỷ trọng của bùn.
Ngoài việc làm rõ các nghề thủ công truyền thống, cũng cần phải hiểu các nguyên tắc cơ bản của bùn pin lithium.
Lý thuyết keo
Tác động chính dẫn đến sự kết tụ của các hạt keo là từ lực van der Waals giữa các hạt. Để tăng tính ổn định của các hạt keo có hai cách: một là tăng lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt keo, hai là tạo ra thế điện giữa các bột. Bằng hai cách này, sự kết tụ của bột sẽ bị chặn lại.
Hệ keo đơn giản nhất bao gồm pha phân tán và môi trường phân tán, kích thước của pha phân tán từ 10-9 đến 10-6 m. Các chất trong thể keo tồn tại trong hệ cần có độ phân tán nhất định. Theo sự khác biệt của dung môi và pha phân tán, có thể tạo ra nhiều dạng keo khác nhau, chẳng hạn như: sương mù là sol khí trong đó các giọt nhỏ được phân tán trong khí, kem đánh răng là sol trong đó các hạt polyme rắn được phân tán trong chất lỏng.
Ứng dụng của chất keo có rất nhiều trong đời sống, tính chất vật lý của chất keo thay đổi tùy theo pha phân tán và môi trường phân tán. Quan sát chất keo từ quan điểm vi mô, các hạt keo không ở trạng thái bất biến mà chuyển động ngẫu nhiên trong môi trường, chúng ta gọi là chuyển động Brown. Trên độ không tuyệt đối, các hạt keo sẽ chuyển động Brown do chuyển động nhiệt, đây là đặc điểm động lực học của các hạt keo vi mô. Sự va chạm của các hạt keo do chuyển động Brown là cơ hội để kết tụ, các hạt keo ở trạng thái không bền nhiệt động nên lực tương tác giữa các hạt là một trong những yếu tố quan trọng của sự phân tán.
Lý thuyết lớp điện kép
Lý thuyết điện lớp kép có thể được sử dụng để giải thích sự phân bố của các ion tích điện trong chất keo và các vấn đề về điện thế trên bề mặt của các hạt. Vào thế kỷ 19, Helmholtz đề xuất mô hình tụ điện song song để mô tả cấu trúc hai lớp điện. Người ta chỉ đơn giản giả định rằng các hạt mang điện tích âm, và bề mặt giống như một điện cực trong tụ điện. Tuy nhiên, lý thuyết này bỏ qua hành vi khuếch tán của các ion tích điện do chuyển động nhiệt.
Do đó, vào đầu thế kỷ 20, Gouy và Chapman đã đề xuất mô hình lớp điện kép khuếch tán, trong đó các ion trái dấu trong dung dịch sẽ bị hấp phụ trên bề mặt của các hạt mang điện do tương tác tĩnh điện, đồng thời, chúng sẽ khuếch tán xung quanh các hạt do chuyển động nhiệt. Do đó, nồng độ phân bố của các ion ngược chiều trong dung dịch sẽ giảm dần theo khoảng cách từ bề mặt hạt. Năm 1924, Stern kết hợp hai mô hình tụ điện song song và lớp điện kép khuếch tán để mô tả cấu trúc của lớp điện kép. Stern tin rằng các ion ngược dấu sẽ tạo thành một lớp hấp phụ chặt chẽ trên bề mặt của hạt, còn được gọi là lớp Stern. Khi khoảng cách từ bề mặt hạt tăng lên, thế năng của hạt sẽ giảm một cách tuyến tính. Đồng thời, bên ngoài lớp Stern cũng có một lớp khuếch tán, và các hạt sẽ khuếch tán. Điện thế trong lớp giảm theo cấp số nhân theo khoảng cách.
Hình bên dưới mô tả mô hình lớp điện kép Stern. Điện thế zeta (ξ, Zeta thế) là một tham số rất quan trọng trong mô hình điện hai lớp. Điện thế bề mặt của hạt không thể đo trực tiếp bằng phép đo thực tế, nhưng nó có thể được tính bằng phương pháp sóng âm hoặc phương pháp điện di. ra thế năng zeta của hạt. Điện thế zeta tồn tại trên mặt phẳng cắt giữa lớp Stern và lớp khuếch tán trong mô hình hai lớp điện.
Thế zeta liên quan chặt chẽ đến độ ổn định phân tán của chất keo. Khi thế zeta càng lớn thì điện tích trên bề mặt hạt keo càng nhiều. Khi thế zeta của hạt trong dung dịch nước đạt ± 25 ~ 30mV, chất keo có đủ Lực đẩy tĩnh điện thắng lực van der Waals giữa các hạt để duy trì độ ổn định của chất keo.
Lý thuyết DLVO
Từ năm 1940 đến năm 1948, Deryagin, Landau, Verwey, Overbeek đã thiết lập lý thuyết liên quan về sự thay đổi năng lượng khi các hạt keo tiến lại gần nhau và ảnh hưởng của nó đối với sự ổn định của chất keo, được gọi là lý thuyết DLVO. Lý thuyết của nó chủ yếu mô tả mối quan hệ giữa khoảng cách giữa các hạt keo và sự thay đổi của năng lượng.
Hình dưới đây là giản đồ của DLVO, cho thấy có lực hút và lực đẩy giữa các hạt keo. Độ lớn của hai lực này quyết định độ bền của dung dịch keo. Lực hút giữa các hạt là tác dụng chính, và các hạt sẽ kết tụ lại; trong khi lực đẩy Ở trạng thái lớn hơn lực hút, có thể tránh được lực dính của các hạt và có thể duy trì tính ổn định của chất keo.
Từ đường cong DLVO, khi khoảng cách giữa các hạt ngày càng ngắn thì trước hết các hạt sẽ hút nhau, nếu các hạt tiếp tục đến gần nhau thì giữa các hạt sẽ sinh ra lực đẩy, và nếu các hạt đi qua hàng rào đẩy lùi, các uẩn một cách nhanh chóng. Vì vậy để nâng cao tính ổn định phân tán của các hạt trong chất keo thì phải cải thiện lực đẩy giữa các hạt để tránh sự kết tụ giữa các hạt.
Cơ chế ổn định keo
Các hạt keo có xu hướng kết tụ do năng lượng bề mặt cao. Để hệ keo có độ bền phân tán thì lực đẩy giữa các hạt phải được cải thiện. Cơ chế ổn định giữa các chất keo nói chung có thể được chia thành ba loại:
1) Ổn định tĩnh điện
2) Trở ngại Steric
3) Ổn định điện, cơ chế ổn định được thể hiện trong hình sau:
(a) lực đẩy tĩnh điện, (b) rào cản thép, (c) rào cản tĩnh điện
Cơ chế ổn định tĩnh điện sử dụng lực đẩy gây ra bởi các điện tích bề mặt của các hạt. Khi các hạt ở gần nhau do lực hút, các lớp kép điện của các hạt keo được phủ lên nhau, và lực đẩy được sinh ra do các điện tích trên bề mặt các hạt giống nhau.
Tuy nhiên, cơ chế ổn định tĩnh điện dễ bị ảnh hưởng bởi nồng độ chất điện ly trong hệ dung dịch. Khi nồng độ chất điện ly trong dung dịch quá cao, lớp điện kép trên bề mặt của các hạt sẽ bị nén lại, điều này làm cho các hạt kết tụ lại. Cơ chế ổn định của rào cản thép là sử dụng các đại phân tử để hấp phụ trên bề mặt các hạt keo, điều này sẽ tạo ra hai tác dụng khác nhau để tăng cường lực đẩy giữa các hạt:
1) Hiệu ứng thẩm thấu
Khi hai hạt keo ở gần nhau, polyme mạch dài bị hấp phụ trên bề mặt hạt hoặc polyme dư trong dung dịch sẽ xen vào giữa các hạt. Lúc này nồng độ polyme giữa các hạt tăng lên liên tục sẽ làm cho áp suất thẩm thấu thay đổi, môi trường xung quanh sẽ đi vào hai hạt keo. Giữa các hạt bố trí khoảng cách xa nhau để đạt hiệu quả phân tán ổn định.
2) Hiệu ứng hạn chế âm lượng
Để hấp phụ đại phân tử ở bề mặt trên của hạt cần có một lớp ngăn cách không gian nhất định. Khi khoảng cách giữa các hạt bị rút ngắn, do đại phân tử không thể xuyên qua hạt, nên đại phân tử sẽ bị nén lại, làm tăng năng lượng tự do đàn hồi, do đó làm cho hạt dịch chuyển và đạt được hiệu ứng tán sắc. .
So với các cơ chế ổn định tĩnh điện, các rào cản thép cao phân tử có nhiều ưu điểm hơn. Cơ chế ổn định tĩnh điện dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường và mất tác dụng, không thể áp dụng cho môi trường điện ly cao hoặc dung dịch hệ hữu cơ.
Tuy nhiên, rào cản steric đại phân tử tương đối nhạy cảm với nồng độ chất điện ly, và có cùng hiệu suất trong dung dịch nước hoặc trong dung môi hữu cơ, và rào cản steric đại phân tử không ảnh hưởng đến hiệu ứng do thành phần rắn dạng keo. Khi polyme bị hấp phụ trên bề mặt các hạt keo thì dù có xảy ra hiện tượng kết tụ vẫn là kết tụ mềm, dễ xảy ra hiện tượng kết tụ phá vỡ. Ngay cả khi các hạt keo được làm khô, chúng vẫn có thể phân tán trở lại trong dung môi.
Do đó, ảnh hưởng của rào cản thép đối với độ ổn định phân tán tương đối cao hơn so với độ ổn định tĩnh điện. Ổn định thép tĩnh điện có cả cơ chế ổn định tĩnh điện và rào cản thép. Polyme ghép trên bề mặt của hạt được tích điện, do đó, hai cơ chế ổn định khác nhau được thêm vào, do đó các hạt keo có độ ổn định phân tán tốt.
Dòng sản phẩm của Keheng New Energy
- Kích hoạt sưởi ấm nhiệt độ thấp 100AH 12Vâ € <
- Pin lithium
- Gói pin lithium
- Pin Escooter / Ebike
- Pin Lifepo12 24V / 4V
- Trạm điện di động
- Hệ thống lưu trữ năng lượng ESS
- Pin chu kỳ sâu với BMS
- Nhiệt độ thấp Pin 24V 60AH
