Zunächst zum Mischprinzip
Durch die gegenseitige Rotation der Rührflügel und des rotierenden Rahmens wird eine mechanische Suspension erzeugt und aufrechterhalten, wodurch der Stoffaustausch zwischen der flüssigen und der festen Phase verbessert wird. Die Fest-Flüssig-Rührung lässt sich üblicherweise in folgende Schritte unterteilen: (1) Suspension der Feststoffpartikel; (2) Resuspension der abgesetzten Partikel; (3) Einbringen der suspendierten Partikel in die Flüssigkeit; (4) Nutzung der Kräfte zwischen den Partikeln und den Rührflügeln zur Dispergierung von Partikelagglomeraten bzw. zur Kontrolle der Partikelgröße; (5) Stoffaustausch zwischen Flüssigkeit und Feststoff.
Zweitens, die Rührwirkung
Beim Mischprozess werden die verschiedenen Komponenten der Suspension in einem Standardverhältnis miteinander vermischt, um eine Suspension herzustellen, die eine gleichmäßige Beschichtung ermöglicht und die Konsistenz der Polstücke gewährleistet. Die Verarbeitung umfasst im Allgemeinen fünf Schritte: Vorbehandlung, Mischen, Benetzen, Dispergieren und Flocken der Rohstoffe.
Drittens, die Schlammparameter
1. Viskosität:
Der Strömungswiderstand einer Flüssigkeit ist definiert als die Scherspannung, die pro 25 px²-Ebene erforderlich ist, wenn die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von 25 px/s strömt. Diese Scherspannung wird als kinematische Viskosität bezeichnet und in Pa·s angegeben.
Viskosität ist eine Eigenschaft von Fluiden. Beim Durchfluss durch eine Rohrleitung treten drei Strömungszustände auf: laminare, Übergangs- und turbulente Strömung. Diese drei Strömungszustände sind auch in Rührwerken vorhanden, und einer der Hauptparameter, der diese Zustände bestimmt, ist die Viskosität des Fluids.
Während des Rührvorgangs gelten Flüssigkeiten mit einer Viskosität unter 5 Pa·s allgemein als niedrigviskos, wie beispielsweise Wasser, Rizinusöl, Zucker, Marmelade, Honig, Schmieröl, niedrigviskose Emulsionen usw.; 5–50 Pa·s als mittelviskos, z. B. Tinte, Zahnpasta usw.; 50–500 Pa·s als hochviskos, wie z. B. Kaugummi, Plastisol, Festbrennstoffe usw.; und über 500 Pa·s als extrem hochviskos, wie z. B. Gummimischungen, Kunststoffschmelzen, organisches Silikon usw.
2, Partikelgröße D50:
Der Größenbereich der Partikelgröße von 50 Vol.-% der Partikel in der Suspension
3, fester Inhalt:
Der prozentuale Feststoffgehalt der Suspension, das theoretische Verhältnis des Feststoffgehalts, ist geringer als der Feststoffgehalt der Lieferung.
Viertens, das Maß für gemischte Effekte
Ein Verfahren zur Erkennung der Gleichmäßigkeit der Mischung und der Durchmischung eines Fest-Flüssig-Suspensionssystems:
1. Direkte Messung
1) Viskositätsmethode: Probenahme an verschiedenen Stellen des Systems, Messung der Viskosität der Suspension mit einem Viskosimeter; je kleiner die Abweichung, desto gleichmäßiger die Mischung;
2) Partikelmethode:
A. Probenahme an verschiedenen Stellen des Systems mit einem Partikelgrößenschaber zur Beobachtung der Partikelgröße der Suspension; je näher die Partikelgröße an der Größe des Rohmaterialpulvers liegt, desto gleichmäßiger ist die Mischung;
B, Probenahme an verschiedenen Stellen des Systems unter Verwendung eines Laserbeugungs-Partikelgrößenmessgeräts zur Beobachtung der Partikelgröße der Suspension; je normaler die Partikelgrößenverteilung, desto kleiner die größeren Partikel, desto gleichmäßiger die Mischung;
3) Dichtemethode: Probenahme an verschiedenen Stellen des Systems, Messung der Dichte der Suspension; je geringer die Abweichung, desto homogener die Durchmischung.
2. Indirekte Messung
1) Feststoffgehaltsmethode (makroskopisch): Entnahme von Proben aus verschiedenen Bereichen des Systems, Backen bei geeigneter Temperatur und Zeit, Messung des Gewichts des Feststoffanteils; je geringer die Abweichung, desto gleichmäßiger die Mischung;
2) SEM/EPMA (mikroskopisch): Probenahme an verschiedenen Stellen des Systems, Auftragen auf das Substrat, Trocknen und anschließende Beobachtung der Partikel oder Elemente im Film nach dem Trocknen der Suspension mittels SEM (Elektronenmikroskop) / EPMA (Elektronenstrahlmikroanalyse); (Die Feststoffe des Systems sind üblicherweise leitfähige Materialien)
Fünftens, Anodenrührprozess
Leitfähiger Ruß: Wird als Leitfähigkeitsmittel verwendet. Funktion: Verbindet große Aktivmaterialpartikel und sorgt so für eine gute Leitfähigkeit.
Copolymerlatex – SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk): Verwendung als Bindemittel. Chemische Bezeichnung: Styrol-Butadien-Copolymerlatex (Polystyrol-Butadien-Latex), wasserlöslicher Latex, Feststoffgehalt 48–50 %, pH-Wert 4–7, Gefrierpunkt -5–0 °C, Siedepunkt ca. 100 °C, Lagertemperatur 5–35 °C. SBR ist eine anionische Polymerdispersion mit guter mechanischer Stabilität und Verarbeitbarkeit sowie hoher Haftfestigkeit.
Natriumcarboxymethylcellulose (CMC) – (Carboxymethylcellulose-Natrium): wird als Verdickungsmittel und Stabilisator verwendet. Es handelt sich um ein weißes oder gelbliches, flockiges Faserpulver oder weißes Pulver, das geruchlos, geschmacklos und ungiftig ist. Es ist in kaltem und heißem Wasser löslich und bildet dabei ein Gel. Die Lösung ist neutral bis leicht alkalisch. CMC ist unlöslich in Ethanol und Ether. In organischen Lösungsmitteln wie Isopropanol oder Aceton ist es in einer 60%igen wässrigen Lösung von Ethanol oder Aceton löslich. Es ist hygroskopisch, licht- und wärmebeständig. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab. Die Lösung ist im pH-Bereich von 2 bis 10 stabil. Unterhalb eines pH-Werts von 2 fällt ein Feststoff aus, oberhalb eines pH-Werts von 10. Die Farbumschlagstemperatur beträgt 227 °C, die Karbonisierungstemperatur 252 °C und die Oberflächenspannung der 2%igen wässrigen Lösung 71 nm/n.
Der Anodenrühr- und Beschichtungsprozess verläuft wie folgt:
Sechstens, Kathodenrührverfahren
Leitfähiger Ruß: Wird als Leitfähigkeitsmittel verwendet. Funktion: Verbindet große Aktivmaterialpartikel und sorgt so für eine gute Leitfähigkeit.
NMP (N-Methylpyrrolidon): wird als Rührlösungsmittel verwendet. Chemische Bezeichnung: N-Methyl-2-polypyrrolidon, Summenformel: C₅H₉NO. N-Methylpyrrolidon ist eine leicht ammoniakartig riechende Flüssigkeit, die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar ist und sich nahezu vollständig mit allen Lösungsmitteln (Ethanol, Acetaldehyd, Ketonen, aromatischen Kohlenwasserstoffen usw.) vermischt. Siedepunkt: 204 °C, Flammpunkt: 95 °C. NMP ist ein polares aprotisches Lösungsmittel mit geringer Toxizität, hohem Siedepunkt, ausgezeichneter Löslichkeit, Selektivität und Stabilität. Es findet breite Anwendung in der Aromatenextraktion sowie in der Reinigung von Acetylen, Olefinen und Diolefinen. Das für das Polymer und die Polymerisation verwendete Lösungsmittel ist derzeit NMP-002-02 mit einer Reinheit von >99,8 %, einer Dichte von 1,025–1,040 und einem Wassergehalt von <0,005 % (500 ppm).
PVDF (Polyvinylidenfluorid): Wird als Verdickungsmittel und Bindemittel verwendet. Weißes, pulverförmiges, kristallines Polymer mit einer relativen Dichte von 1,75 bis 1,78. Es zeichnet sich durch eine extrem gute UV- und Witterungsbeständigkeit aus und bildet auch nach ein bis zwei Jahrzehnten im Freien keine harten oder rissigen Folien. Die dielektrischen Eigenschaften von Polyvinylidenfluorid sind spezifisch: Die Dielektrizitätskonstante liegt bei 6–8 (MHz–60 Hz), der dielektrische Verlustfaktor ist mit ca. 0,02–0,2 ebenfalls hoch und der spezifische Widerstand beträgt 2 × 10¹⁴ ΩNaN. Der Langzeiteinsatztemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +150 °C. In diesem Temperaturbereich weist das Polymer gute mechanische Eigenschaften auf. Die Glasübergangstemperatur beträgt -39 °C, die Versprödungstemperatur ≤ -62 °C, der Kristallschmelzpunkt ca. 170 °C und die thermische Zersetzungstemperatur ≥ 316 °C.
Kathodenrühr- und Beschichtungsprozess:
7. Viskositätseigenschaften der Suspension
1. Kurve der Viskosität der Suspension in Abhängigkeit von der Rührzeit
Bei längerer Rührzeit nähert sich die Viskosität der Suspension einem stabilen Wert an, ohne sich zu verändern (man kann sagen, dass die Suspension gleichmäßig dispergiert ist).
2. Kurve der Viskosität der Suspension in Abhängigkeit von der Temperatur
Je höher die Temperatur, desto geringer die Viskosität der Suspension, und die Viskosität nähert sich einem stabilen Wert an, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist.
3. Verlauf des Feststoffgehalts der Suspension im Transfertank über die Zeit
Nach dem Rühren wird die Suspension in den Übergabebehälter für die Beschichtungsanlage geleitet. Der Übergabebehälter wird mit einer Rotationsfrequenz von 25 Hz (740 U/min) und einer Umdrehungsfrequenz von 35 Hz (35 U/min) gerührt, um die Stabilität der Suspensionsparameter, einschließlich Zellstoff, Temperatur, Viskosität und Feststoffgehalt, zu gewährleisten und so eine gleichmäßige Beschichtung sicherzustellen.
4. Viskosität der Suspension in Abhängigkeit von der Zeit
Veröffentlichungsdatum: 28. Oktober 2019