リチウムイオン電池の正極・負極スラリーの撹拌工程の概要

まず、混合の原理
羽根と回転フレームを撹拌し、互いに回転させることにより、機械的な懸濁状態が生成・維持され、液相と固相間の物質移動が促進されます。固液撹拌は、通常、以下の部分に分けられます。(1)固体粒子の懸濁、(2)沈降粒子の再懸濁、(3)懸濁粒子の液体への浸透、(4)粒子間および粒子とパドル間の力を利用して粒子凝集体を分散させたり、粒子サイズを制御したりします。(5)液体と固体間の物質移動。

第二に、攪拌効果

配合工程では、スラリー中の様々な成分を標準的な比率で混合し、均一なコーティングを促進し、ポールピースの均一性を確保するスラリーを調製します。配合工程は、一般的に、原料の前処理、混合、湿潤、分散、凝集の5つの工程で構成されます。

第三に、スラリーパラメータ

1、粘度:

流体の流れに対する抵抗は、液体が 25 px/s の速度で流れているときに 25 px 2 平面あたりに必要なせん断応力の量として定義され、動粘度 (Pa.s) と呼ばれます。
粘度は流体の特性です。流体がパイプラインを流れる際には、層流、遷移流、乱流の3つの状態が存在します。これらの3つの流動状態は攪拌装置にも存在し、これらの状態を決定する主要なパラメータの一つが流体の粘度です。
撹拌プロセス中、粘度が 5 Pa.s 未満の流体は低粘度流体とみなされ、たとえば、水、ヒマシ油、砂糖、ジャム、蜂蜜、潤滑油、低粘度エマルジョンなどです。5 ~ 50 Pa.s は中粘度流体です。たとえば、インク、歯磨き粉などです。50 ~ 500 Pa.s は高粘度流体です。たとえば、チューインガム、プラスチゾル、固形燃料などです。500 Pa.s を超える流体は超高粘度流体です。たとえば、ゴム混合物、プラスチック溶融物、有機シリコンなどです。

2、粒子径D50:

スラリー中の粒子の体積比50%の粒子サイズの範囲

3、固形分:

スラリー中の固形物の割合、固形分含有量の理論比率は出荷物の固形分含有量よりも少ない

第四に、混合効果の尺度

固液懸濁液系の混合および混合の均一性を検出する方法:

1、直接測定

1) 粘度法:システムのさまざまな位置からサンプルを採取し、粘度計でスラリーの粘度を測定します。偏差が小さいほど、混合が均一になります。

2) 粒子法:

A、システムのさまざまな位置からサンプリングし、粒度スクレーパーを使用してスラリーの粒度を観察します。粒度が原料粉末のサイズに近いほど、混合が均一になります。

B、システムのさまざまな位置からサンプリングし、レーザー回折粒度計を使用してスラリーの粒子サイズを観察します。粒子サイズ分布が正常であるほど、粒子が小さくなり、混合が均一になります。

3) 比重法:システムの異なる位置からサンプルを採取し、スラリーの密度を測定します。偏差が小さいほど、混合が均一になります。

2. 間接測定

1) 固形分法(マクロ):システムのさまざまな位置からサンプルを採取し、適切な温度と時間で焼成した後、固形部分の重量を測定します。偏差が小さいほど、混合が均一です。

2) SEM/EPMA(顕微鏡):システムの異なる位置からサンプルを採取し、基板に塗布して乾燥させ、スラリーを乾燥させた後、SEM(電子顕微鏡)/EPMA(電子プローブ)でフィルム内の粒子または元素の分布を観察します(システムの固体は通常、導体材料です)

5、陽極撹拌工程

導電性カーボンブラック:導電剤として使用されます。機能:大きな活​​物質粒子を結合させ、導電性を良好にします。

共重合体ラテックス - SBR(スチレンブタジエンゴム):バインダーとして使用されます。化学名:スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(ポリスチレンブタジエンラテックス)、水溶性ラテックス、固形分48~50%、pH4~7、凝固点-5~0℃、沸点約100℃、保管温度5~35℃。SBRは、優れた機械的安定性と操作性を備えたアニオン性ポリマー分散液であり、高い接着強度を有します。

カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)–(カルボキシメチルセルロースナトリウム):増粘剤および安定剤として使用されます。外観は白色または黄色がかったフロック繊維粉末または白色粉末で、無臭、無味、無毒です。冷水または温水に溶け、ゲルを形成し、溶液は中性または弱アルカリ性で、エタノール、エーテル、イソプロピルアルコール、アセトンなどの有機溶媒には溶けません。エタノールまたはアセトンの60%水溶液に溶けます。吸湿性があり、光と熱に安定で、温度の上昇とともに粘度が低下し、溶液はpH 2〜10で安定し、PHは2未満で、固体は沈殿し、pHは10以上です。変色温度は227℃、炭化温度は252℃、2%水溶液の表面張力は71nm / nでした。

陽極の撹拌およびコーティングプロセスは次のとおりです。

 
第六に、陰極撹拌工程

導電性カーボンブラック:導電剤として使用されます。機能:大きな活​​物質粒子を結合させ、導電性を良好にします。

NMP(N-メチルピロリドン):撹拌溶媒として使用されます。化学名:N-メチル-2-ピロリドン、分子式:C5H9NO。N-メチルピロリドンは、わずかにアンモニア臭のある液体で、水と任意の割合で混和し、あらゆる溶媒(エタノール、アセトアルデヒド、ケトン、芳香族炭化水素など)とほぼ完全に混合します。沸点は204℃、引火点は95℃です。NMPは、毒性が低く、沸点が高く、溶解性、選択性、安定性に優れた極性非プロトン性溶媒です。芳香族抽出、アセチレン、オレフィン、ジオレフィンの精製に広く使用されています。ポリマーに使用される溶媒および重合媒体は、現在弊社で使用されているNMP-002-02で、純度は99.8%以上、比重は1.025~1.040、水分含有量は0.005%(500ppm)未満です。

PVDF(ポリフッ化ビニリデン):増粘剤およびバインダーとして使用されます。白色粉末状の結晶性ポリマーで、相対密度は1.75~1.78です。耐紫外線性と耐候性が非常に優れており、屋外に10~20年置いてもフィルムが硬くなってひび割れることはありません。ポリフッ化ビニリデンの誘電特性は独特で、誘電率は6~8(MHz~60Hz)と高く、誘電正接も大きく、約0.02~0.2です。体積抵抗率は2×1014ΩNaNとやや低くなっています。長期使用温度は-40℃~+150℃で、この温度範囲ではポリマーは良好な機械的特性を示します。ガラス転移温度は-39℃、脆化温度は-62℃以下、結晶融点は約170℃、熱分解温度は316℃以上である。

陰極撹拌およびコーティングプロセス:

7. スラリーの粘度特性

1. 撹拌時間に対するスラリー粘度の曲線

撹拌時間を長くするほど、スラリーの粘度は変化せず安定した値となる傾向にあります(スラリーが均一に分散したと言えます)。

 

2. スラリー粘度と温度の関係

スラリーの粘度は温度が高くなるほど低下し、ある一定の温度に達すると安定した値になる傾向があります。

 

3. 移送タンクスラリーの固形分濃度の経時変化曲線

 

スラリーは撹拌後、コーターコーティング用の移送タンクに配管されます。移送タンクは自転速度25Hz(740RPM)、公転速度35Hz(35RPM)で撹拌され、スラリーのパラメータ(パルプを含む)が安定し、変化しないことを保証します。材料温度、粘度、固形分濃度が均一であることを確保し、スラリーコーティングの均一性を確保します。

4、スラリーの粘度と時間の関係


投稿日時: 2019年10月28日
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