Pakāpeniskās sajaukšanas procesa un vienreizējās sajaukšanas procesa salīdzinājums

Attiecībā uz litija akumulatora vircas sagatavošanas metodi pētnieki ir izmēģinājuši dažādus celulozes procesus. Testi ir pierādījuši, ka pa solim barošanās mīkstšanas process ir daudz pārāks par vienreizēju pulēšanas procesu. Šis papīrs sniedz detalizētu salīdzinājumu starp sadalītāju celulozes procesu un vienreizējo celulozes procesu. Abi pulēšanas procesi ir parādīti 1. attēlā. a) ir vienreizējs pulēšanas process; b) ir pakāpenisks celulozes process.

1. attēls. Divi dažādi sajaukšanas procesi

Vienreizējs sajaukšanas process ir sajaukt saistvielu un NMP un maisīt pusstundu, un pēc tam pievieno aktīvo materiālu un vadītspējījošo oglekli melnā krāsā šķīdinātājā vienā reizē sajaukšanai. Daudzpakāpju sajaukšanai raksturīgs tas, ka šķīdinātāja daudzumu pievieno partijām. Vienreizējs sajaukšanas process un daudzpakāpju sajaukšanas process ne tikai būtiski ietekmē vircas īpašības, piemēram, viskozitāti, dinamisko viskoelastīgā moduļu un stabilas plūsmas īpašības, bet arī ietekmē akumulatora pretestību, cikla veiktspēju un ātrumu.

1. Attiecība starp vircas viskozitāti, bīdes ātrumu un plūstamību

2. attēlā parādīta attiecību līkne starp viskozitāti un bīdes ātrumu. Var redzēt, ka neatkarīgi no tā, vai ir pieņemta viena soļa vai pakāpeniskā metode, vircas viskozitāte samazinās, bīdes ātrumam palielinoties (bīdes retināšana). Viskozitāte vircas zem zemas bīdes ir pasākums sedimentācijas uzvedību cieto daļiņu, un viskozitāte ar augstu bīdes ir pasākums processability vircas. Zem zemas bīdes, augstāka viskozitāte no divām vircas ir labāka, jo cietās daļiņas nav nokārtot ievērojami. Zem augsta bīdes, zemā viskozitāte vircas ir arī laba iezīme, jo tas nozīmē, ka vircas sajauc vienmērīgi.

Protams, lai gan abi sagatavošanas procesi ir bīdes retināšanas, daudzpakāpju sajaukšanas metode joprojām ir labāka nekā viena posma sintēzes metodi. Abu vircas veidu viskoelastība ar leņķisko frekvenci ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls. Attiecība starp leņķa ātrumu un uzglabāšanas moduli un zaudējumu modulis

No skaitļa, mēs varam redzēt, ka viskoelastība vircas sagatavots ar vienu soli metodi nav saistīts ar leņķa frekvenci, bet viskoelastīgs modulis vircas sagatavots ar daudzpakāpju metodi ir saistīta ar leņķa frekvenci. Otrkārt, attēlā G'ir uzglabāšanas modulis un G'ir zaudējumu modulis. Var redzēt, ka uzglabāšanas modulis vienā posmā metode vienmēr ir lielāks nekā zaudējumu modulis, bet daudzpakāpju vircas ir tikai pretējs. Var redzēt, ka virca, kas sagatavota ar viena soļa metodi, galvenokārt ir gēla stāvoklī, un daļiņas aglomerē kopā, lai veidotu ar tilpumu pildītu tīkla struktūru. Daļiņu kopas netiek iznīcinātas vai sadalīti, un vienmēr sajauc ar zemu bīdes ātrumu, un sajaukšanas efekts netiek sasniegts. Virca, kas sagatavota ar daudzpakāpju metodi, būtībā ir zema viskozitāte, daļiņu vienības ir vienmērīgi izkliedētas un tīkla struktūra tiek pilnībā iznīcināta un izkliedēta. Pakāpeniskā virca ir labā dispersijas stāvoklī un uzrāda labu plūsmas histerēzi, ko var attēlot ar histerēzes plūsmas līkni (plūstamību), kas parādīta grafikā. 4. attēlā parādīta attiecība starp bīdes ātrumu un bīdes spēku, kad bīdes ātrums pirmo reizi palielinās un pēc tam samazinās. Var redzēt, ka daudzpakāpju vircas ir histerēzes cilpa.

4. attēls. Bīdes ātrums un bīdes spēks

Salīdzinot ar vienperikciju sajaukšanas procesu, daudzpakāpju sajaukšanas procesā neatgriezeniskā daļiņu kopu tīkla struktūra tiek salauzta biežāk. Tas nepieciešams tādēļ, ka šķīdinātājs NMP tiek pievienots vairākas reizes, un šķīdinātājs ir mazāks sākotnējā stāvoklī, un daļiņas, visticamāk, ir bojātas augstā bīdes ātrumā. Tā kā vienperifikācija ir ieliet šķīdinātāju laikā, kopējā viskozitāte tiek strauji samazināta, un berze starp daļiņām ir ļoti maza, tāpēc nav iespējams iegūt labu dispersijas stāvokli.

2. Divu dažādu sajaukšanas procesu ietekme uz staba gabalu

Abu procesu sagatavotās vircas sagatavo elektrodos, un starpības sākumu var redzēt no abu polu gabalu šķērsgriezuma attēliem, kā parādīts 5. attēlā.

5. attēls. Stabu sem un EDS analīze

(a) Vienpakāpju šķērsgriezums e Daudzpakāpju šķērsgriezums, var redzēt, ka pēc daudzpakāpju vircas sagatavo pole gabals, daļiņu kontakts ir tuvāk un jauktais stāvoklis ir labāks.

Skaitļi b un f ir divu veidu celulozes procesu kārtu gabalu EDS Co elements kartēšanas diagrammas. Co elements ir atvasināts no litija kobalta oksīda, kas var pārbaudīt daudzpakāpju metodes labāku sajaukšanas un dispersijas efektu.

C) un g) apakšpunkts ir divu izmēru maiņas procesa polu elementa C elementa kartēšana. C elements galvenokārt nāk no PVDF un vadošs oglekļa melns;

Skaitļi (d) un (h) ir fluora elementa kartēšana divu izmēru maiņas procesa polu gabalā. F elements nāk no PVDF

Vairāku fotoattēlu kopu rezultāti arī pierāda, ka viena soļa vircas vadītājam un aktīvajam materiālam ir daudz aglomerātu un tie nav vienmērīgi izkliedēti.

Treškārt, sajaukšanas procesa ietekme uz akumulatora veiktspēju

1. Cikla veiktspēja

Abu vircas sagatavotā akumulatora cikla veiktspēja ir parādīta 6. attēlā. Pēc 70 cikliem viena soļa un dalītā soļa sajaukšanas procesa jauda ir attiecīgi 60% un 70% no sākotnējās jaudas. Jauda sabrūst ātrāk. Iemesls var būt saistīts ar izmaiņām akumulatora iekšējo pretestību vienā solī metodi.

6. attēls. Akumulatora cikla veiktspējas salīdzinājums

2. Akumulatora iekšējā pretestība mainās ar DOD

Eksperimentā izmanto HPPC, lai pārbaudītu akumulatora iekšējo pretestību, un rezultāts ir parādīts 7. attēlā. Var izdarīt šādus secinājumus: a. Akumulatora iekšējā pretestība izlādes laikā ir lielāka par uzlādes iekšējo pretestību. Tas ir tāpēc, ka litija jonu ievietošanas ātrums cietā režģī ir lēnāks nekā litija jonu ekstrakcijas ātrums. B. Akumulatora iekšējā pretestība, izmantojot daudzpakāpju metodi, un vircas process ir zemāks nekā viena soļa metodei katrā posmā un katrā DOD stāvoklī. C. Akumulatora iekšējā pretestība un izlādes dziļums (D0D) ir cieši saistīti. Kā dziļums izlādes palielinās, vieta litija jonu iestrādāts kļūst arvien mazāk un mazāk, kas izraisa akumulatora pretestība attiecīgi palielināt.

7. attēls. Attiecība starp abu bateriju uzlādi un izlādē apstiprināšanu un iekšējo pretestību

3. Divu sajaukšanas procesu ietekme uz akumulatora ātruma veiktspēju

Lai salīdzinātu divu polu bateriju iekšējo pretestību, atbilstošās baterijas tiek izvadītas dažādos ātrumos. Izplūdes līkne ir parādīta 8. attēlā.

8. attēls. Akumulatora ātruma veiktspējas un polarizācijas salīdzinājums

Starp tiem, ir viena soļa akumulators, un b ir daudzpakāpju akumulatoru. Abas baterijas ir uzlādētas ar nemainīgu strāvu 0,2C temperatūrā. Attēlā redzams, ka, palielinoties izlādes strāvai, akumulatora polarizācija turpina palielināties. Atšķirībā no vairāku soļu akumulatora izlādes līknes, lai gan akumulatora polarizācija arī palielinās zināmā mērā, polarizācija ir salīdzinoši maza, salīdzinot ar a attēlu. Šīs parādības iemesls ir jāseko vircas sagatavošanas procesam. Kā minēts iepriekš, daudzpakāpju sajaukšanas process var nodrošināt vienmērīgu vadošās vielas un aktīvās vielas dispersiju, veidojot stabilu un vienotu vadītspējīgu tīklu. Tā rezultātā, kontakta pretestība starp aktīvo materiālu un vadītāju ir ievērojami samazināts, lai nodrošinātu lielisku cikla veiktspēju akumulatoru.

Secinājums:

Pat tad, ja divu dažādu sajaukšanas procesu galīgais cietais saturs ir vienāds, vircas reoloģiskās īpašības joprojām ir atšķirīgas. Vienojoša sajaukšanas procesa produkts ir gēls līdzīgs, un pulvera vienības ir savienotas ar tilpuma pildītu tīkla struktūru, tāpēc būs cietvielu īpašības un lielāka viskozitāte. Produkts, kas sagatavots daudzpakāpju sajaukšanas procesā, ir zema viskozitātes šķīdums, un daļiņu vienības ir izkliedētas viena ar otru. Tas ir tāpēc, ka sākotnējā posmā maisījumam ir zemāks šķīdinātāja saturs, daļiņas ir ciešā saskarē, un sadursmes varbūtība ir daudz augstāka nekā viena soļa vircas metode. Tāpēc zemāks šķidruma saturs palīdz salauzt un izkliedēt daļiņu aglomerātus. Vienveidīga diriģējošā līdzekļa aktīvā materiāla izkliede liecina, ka akumulatoram ir zemāka polarizācija un labāka cikla veiktspēja un ātruma veiktspēja.