Materjali osakeste oleku muutuste üksikasjalik selgitus elektroodide läga valmistamisel

Liitiumaku patarei paksus on tavaliselt umbes 40-200μm ja varda paksus varieerub vastavalt patarei tüübile (suur energia, suur võimsus jne). Kui soovite, et liitiumakul oleks hea elektrokeemiline jõudlus, peab vardatüki ees, keskel ja taga olema sama paksus ja sile pind ilma defektideta. Tingimusel, et katmisprotsess on välistatud, on läga valmistamine selle kvaliteedi määramise põhiprotseduur. Hea liitiumpatarei läga viskoossus on stabiilne ja seda pole lihtne muuta, osakeste suurus on väike, pärast katmist ja kuivatamist pole ilmset teralisust ning pole võõrkehi, näiteks mullid. Seejärel on läga ettevalmistamise käigus kaks peamist aspekti, millele tuleb tähelepanu pöörata: üks on lähtematerjalide ühtlane hajutamine; teine ​​on toorme vastastikmõjust tingitud sekundaarse linnastumise vältimine. Seetõttu on segamisprotsessi eesmärk originaalmaterjalide ühtlane hajutamine ja segamine ning samal ajal osakeste taasühinemise vältimine.

Liitiumpatarei pooluste osad on jagatud positiivsete ja negatiivsete pooluste osadeks. Kahes pooluses kasutatavad toimeained, juhtivad ained, sideained ja lahustid varieeruvad akusüsteemist sõltuvalt. Sellise keeruka mitmefaasilise süsteemi segamiseks homogeenseks suspensioonilaks on vaja rohkem praktilisi kogemusi ja teoreetilist alust. Mida väiksem on materjali osakeste suurus, seda kummalisem on kuju, seda raskem on hajutada, eriti juhtiv aine tahm, mis segamise käigus sageli aglomeerub, ei mängi mitte ainult head juhtivust rolli, vaid mõjutab ka aku erilist energiat. Tahma ei saa kasutada mitte ainult liitiumpatareides, vaid ka plasti-, polümeeri- ja muudes tööstusharudes, seega on tahma laialivalgumise kohta palju uuringuid. Praeguse uurimisaruande kohaselt on aglomeraatide hajutamiseks mitu võimalust:

Esimene vasakpoolne hajumine (erosioon) toimub suhteliselt nõrga mehaanilise jõu mõjul. Sel ajal voolab materjal mehaanilise jõuga erineva suurusega osakeste aglomeraatide moodustamiseks. Selle protsessi käigus kooritakse väikesed killud järk-järgult suurtest agregaatidest, moodustades sekundaarsed osakesed. Kui väline mehaaniline jõud ületab teatud kriitilise väärtuse, toimub osakeste purunemine ootamatult, nagu on näidatud ülaltoodud joonise keskel. Kui mehaaniline energia jõuab teatud tasemele ja aega pikendatakse, siis osakesed jätkavad lagunemist, kuid selle nähtuse tõenäosus on väike.

Liitiumaku patarei valmistamise ajal võib materjalide kokkupuutevormil olla kolm ülaltoodud joonisel näidatud olekut. Esiteks ei ole tahma struktuuri lihtne muuta ja selle jaotus on suhteliselt ühtlane, eksisteerides struktuurina1. Mehaanilise segamise edenedes toimub juhtiva aine depolümerisatsioon ja dispersioon samaaegselt ning lõpuks on juhtiv aine täielikult kaetud elusa aine pinnaga.

Alates tooraineosakeste olemasolust on homogeenselt segatud aineks muutumine väga oluline protsess. Kogu protsessi võib jagada tahkeks pulbriliseks olekuks (I), segatud märjaks olekuks (II) ja lõpuks moodustatud suspendeeritud olekuks (III). Protsessi juhtimine on näidatud alloleval joonisel.

Selle protsessi iga etapi omadused, eelised ja puudused on esitatud järgmises tabelis:

Kuivas segamise etapis mõjutavad juhtiva aine hajumist seadme sisendenergia, mehaaniline jõud ja elusa materjali osakeste suurus. Lisaks mõjutab õhuniiskus suuresti materjalide aglomeratsiooni.

Niisutusseisund algab lahusti esmakordsel lisamisel tahkele pulbrile. Niisutamise aste sõltub pulbri vedeliku küllastumise astmest ning adhesiooni ja pinge olekust. Selles protsessis toimub pidevalt dispersioon ja aglomeratsioon, muutes samal ajal segu segamise olekut. Kui geelipunkt või täielikult küllastunud olek on saavutatud, ei ole enam suurt jõu sisendit ja osakeste omavaheline interaktsioonijõud väheneb ka ning seejärel saab seda lahjendada, et viia see soovitud tahke sisalduseni. Suspensiooni lahjendamise etapis osalevad vedeliku mehaanika ja nihkejõud. Vedeliku voolamise tingimustes soodustab segisti osakestele avaldatav nihkejõud materjali stabiilset olekut.

Erinevad töötlemis- ja kontrolliprotsessid avaldavad materjalile ja toorainele erinevaid jõude, mis põhjustavad osakeste ühtlust. Eriti tahma juhtiva aine puhul on erineval pingetugevusel väga hea mõju postiosa elektroonilisele juhtivusele, aku mahule ja voolutihedusele. Suur mõju, seetõttu on väga vaja mõista materjali segamise etapi olekut läga ettevalmistamise protsessis.