ملخص عملية تقليب معجون الأقطاب الموجبة والسالبة لبطارية أيونات الليثيوم

أولاً، مبدأ الخلط
عن طريق تحريك الشفرات والإطار الدوار لتدوير بعضهما البعض، يتم توليد التعليق الميكانيكي والحفاظ عليه، مما يعزز انتقال الكتلة بين الطورين السائل والصلب. عادةً ما يُقسم تحريك الطورين الصلب والسائل إلى الأجزاء التالية: (1) تعليق الجسيمات الصلبة؛ (2) إعادة تعليق الجسيمات المترسبة؛ (3) تسرب الجسيمات المعلقة إلى السائل؛ (4) استخدام القوة بين الجسيمات وبين الجسيمات والمجاديف لتفريق تكتلات الجسيمات أو التحكم في حجمها؛ (5) انتقال الكتلة بين السائل والصلب.

ثانيًا، تأثير التحريك

تتضمن عملية الخلط مزج المكونات المختلفة في المادة المعلقة بنسبة قياسية لتحضير مادة معلقة تسهل التغطية المتجانسة وتضمن تجانس قطع الأعمدة. وتشمل المكونات عمومًا خمس عمليات، هي: المعالجة الأولية، والخلط، والترطيب، والتشتيت، والتلبيد للمواد الخام.

ثالثًا، معايير الملاط

1- اللزوجة:

تُعرَّف مقاومة السائل للتدفق بأنها مقدار إجهاد القص المطلوب لكل مستوى 25 بكسل 2 عندما يتدفق السائل بمعدل 25 بكسل/ثانية، ويسمى اللزوجة الحركية، بوحدة باسكال.ثانية.
اللزوجة خاصية من خواص السوائل. عند تدفق السائل في الأنابيب، توجد ثلاث حالات: التدفق الصفائحي، والتدفق الانتقالي، والتدفق المضطرب. وتوجد هذه الحالات الثلاث أيضًا في معدات التحريك، وتُعد لزوجة السائل أحد أهم العوامل التي تحدد هذه الحالات.
أثناء عملية التحريك، يُعتبر عمومًا أن اللزوجة الأقل من 5 باسكال.ثانية سائل منخفض اللزوجة، مثل: الماء، زيت الخروع، السكر، المربى، العسل، زيت التشحيم، المستحلبات منخفضة اللزوجة، إلخ؛ 5-50 باسكال.ثانية سائل متوسط ​​اللزوجة، مثل: الحبر، معجون الأسنان، إلخ؛ 50-500 باسكال.ثانية سوائل عالية اللزوجة، مثل: العلكة، البلاستيسول، الوقود الصلب، إلخ؛ أكثر من 500 باسكال.ثانية سوائل عالية اللزوجة جدًا، مثل: مخاليط المطاط، مصهورات البلاستيك، السيليكون العضوي، وما إلى ذلك.

2، حجم الجسيمات D50:

يتراوح حجم الجسيمات بنسبة 50% من حجم الجسيمات في المعلق

3، محتوى صلب:

نسبة المواد الصلبة في الملاط، أو النسبة النظرية للمحتوى الصلب، أقل من المحتوى الصلب للشحنة.

رابعاً، مقياس التأثيرات المختلطة

طريقة للكشف عن تجانس الخلط ومزج نظام تعليق صلب-سائل:

1- القياس المباشر

1) طريقة اللزوجة: أخذ عينات من مواقع مختلفة من النظام، وقياس لزوجة المعلق باستخدام مقياس اللزوجة؛ كلما كان الانحراف أصغر، كان الخلط أكثر تجانسًا؛

2) طريقة الجسيمات:

أ، أخذ عينات من مواقع مختلفة من النظام، باستخدام مكشطة حجم الجسيمات لمراقبة حجم جسيمات الملاط؛ كلما كان حجم الجسيمات أقرب إلى حجم مسحوق المواد الخام، كان الخلط أكثر تجانسًا؛

ب، أخذ عينات من مواقع مختلفة من النظام، باستخدام جهاز اختبار حجم الجسيمات بالحيود الليزري لمراقبة حجم جسيمات المعلق؛ كلما كان توزيع حجم الجسيمات أكثر طبيعية، كلما كانت الجسيمات الأكبر حجمًا أصغر، وكلما كان الخلط أكثر تجانسًا؛

3) طريقة الكثافة النوعية: يتم أخذ عينات من مواقع مختلفة في النظام، وقياس كثافة الملاط، وكلما قل الانحراف، كان الخلط أكثر تجانسًا.

2. القياس غير المباشر

1) طريقة المحتوى الصلب (الماكروسكوبية): أخذ عينات من مواقع مختلفة من النظام، وبعد الخبز في درجة حرارة ووقت مناسبين، يتم قياس وزن الجزء الصلب، وكلما كان الانحراف أصغر، كان الخلط أكثر تجانسًا؛

2) المجهر الإلكتروني الماسح/مسبار التحليل الإلكتروني الدقيق (SEM/EPMA): يتم أخذ عينة من مواقع مختلفة من النظام، وتطبيقها على الركيزة، وتجفيفها، ثم مراقبة الجسيمات أو العناصر الموجودة في الطبقة بعد تجفيف المعلق بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) / مسبار التحليل الإلكتروني الدقيق (EPMA)؛ (عادةً ما تكون المواد الصلبة في النظام مواد موصلة).

خامساً، عملية تحريك الأنود

الكربون الأسود الموصل: يُستخدم كعامل موصل. وظيفته: ربط جزيئات المادة الفعالة الكبيرة لتحسين التوصيل الكهربائي.

لاتكس كوبوليمر - مطاط ستايرين بوتادين (SBR): يُستخدم كمادة رابطة. الاسم الكيميائي: لاتكس كوبوليمر ستايرين بوتادين (لاتكس بوليسترين بوتادين)، لاتكس قابل للذوبان في الماء، نسبة المواد الصلبة 48-50%، درجة الحموضة 4-7، نقطة التجمد -5-0 درجة مئوية، نقطة الغليان حوالي 100 درجة مئوية، درجة حرارة التخزين 5-35 درجة مئوية. مطاط ستايرين بوتادين عبارة عن بوليمر أنيوني مُشتت يتميز بثبات ميكانيكي جيد وسهولة الاستخدام، وله قوة ربط عالية.

كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC): يُستخدم كمُكثِّف ومُثبِّت. يظهر على شكل مسحوق ألياف أبيض أو أصفر مُتكتل، عديم الرائحة والطعم، وغير سام. يذوب في الماء البارد أو الساخن مُشكِّلاً هلامًا، ويكون المحلول مُتعادلًا أو قلويًا قليلًا. لا يذوب في الإيثانول أو الإيثر أو المذيبات العضوية مثل كحول الأيزوبروبيل أو الأسيتون، ولكنه يذوب في محلول مائي بنسبة 60% من الإيثانول أو الأسيتون. يتميز بخاصية استرطابية، وثباته تجاه الضوء والحرارة، وتقل لزوجته مع ارتفاع درجة الحرارة. يكون المحلول ثابتًا عند درجة حموضة تتراوح بين 2 و10. عند درجة حموضة أقل من 2، تترسب المواد الصلبة، وعند درجة حموضة أعلى من 10، تتغير درجة حرارة اللون عند 227 درجة مئوية، ودرجة حرارة التفحيم عند 252 درجة مئوية، ويبلغ التوتر السطحي للمحلول المائي بنسبة 2% 71 نانومتر/نانومتر.

تتم عملية تقليب وتغطية الأنود على النحو التالي:

 
سادساً، عملية تحريك الكاثود

الكربون الأسود الموصل: يُستخدم كعامل موصل. وظيفته: ربط جزيئات المادة الفعالة الكبيرة لتحسين التوصيل الكهربائي.

NMP (N-ميثيل بيروليدون): يُستخدم كمذيب للتحريك. الاسم الكيميائي: N-ميثيل-2-بولي بيروليدون، الصيغة الجزيئية: C5H9NO. N-ميثيل بيروليدون سائل ذو رائحة أمونيا خفيفة، يمتزج بالماء بأي نسبة، ويمتزج تقريبًا بشكل كامل مع جميع المذيبات (الإيثانول، الأسيتالدهيد، الكيتون، الهيدروكربونات العطرية، إلخ). درجة غليانه 204 درجة مئوية، ونقطة وميضه 95 درجة مئوية. NMP مذيب قطبي لا بروتوني ذو سمية منخفضة، ودرجة غليان عالية، وذوبانية وانتقائية وثبات ممتازين. يُستخدم على نطاق واسع في استخلاص المركبات العطرية، وتنقية الأسيتيلين، والأوليفينات، والديوليفينات. يتم استخدام المذيب المستخدم للبوليمر والوسط المستخدم في عملية البلمرة حاليًا في شركتنا لـ NMP-002-02، بنقاء >99.8%، وكثافة نوعية 1.025~1.040، ومحتوى مائي <0.005% (500 جزء في المليون).

بولي فينيليدين فلورايد (PVDF): يُستخدم كمُكثِّف ومادة رابطة. وهو بوليمر بلوري أبيض مسحوقي ذو كثافة نسبية تتراوح بين 1.75 و1.78. يتميز بمقاومة فائقة للأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية، ولا يتشقق غشاؤه حتى بعد تركه في الهواء الطلق لعقد أو عقدين. يتمتع بولي فينيليدين فلورايد بخصائص عازلة مميزة، حيث يصل ثابت العزل الكهربائي إلى 6-8 (عند ترددات تتراوح بين 60 و60 ميجاهرتز)، كما أن معامل فقد العزل الكهربائي كبير أيضًا، حوالي 0.02-0.2، بينما تكون مقاومته الحجمية أقل قليلاً، وتبلغ 2×10¹⁴ أوم. يتحمل الاستخدام طويل الأمد في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -40 درجة مئوية و+150 درجة مئوية، وفي هذا النطاق الحراري، يتمتع البوليمر بخصائص ميكانيكية جيدة. تبلغ درجة حرارة التحول الزجاجي -39 درجة مئوية، ودرجة حرارة التقصف -62 درجة مئوية أو أقل، ونقطة انصهار البلورة حوالي 170 درجة مئوية، ودرجة حرارة التحلل الحراري 316 درجة مئوية أو أكثر.

عملية تقليب وتغطية الكاثود:

7. خصائص لزوجة الملاط

1. منحنى لزوجة الملاط مع زمن التحريك

مع زيادة وقت التحريك، تميل لزوجة المعلق إلى أن تكون قيمة ثابتة دون تغيير (يمكن القول أن المعلق قد تم تشتيته بشكل موحد).

2. منحنى لزوجة الملاط مع درجة الحرارة

كلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفضت لزوجة المادة المعلقة، وتميل اللزوجة إلى قيمة ثابتة عندما تصل إلى درجة حرارة معينة.

3. منحنى محتوى المواد الصلبة في ملاط ​​خزان النقل مع مرور الوقت

بعد تقليب الخليط، يُنقل عبر الأنابيب إلى خزان النقل لطلاء المادة. يُحرّك خزان النقل بسرعة دوران 25 هرتز (740 دورة في الدقيقة)، وسرعة دوران 35 هرتز (35 دورة في الدقيقة) لضمان استقرار خصائص الخليط وعدم تغيرها، بما في ذلك درجة حرارة المادة، ولزوجتها، ومحتواها من المواد الصلبة، وذلك لضمان تجانس طبقة الطلاء.

4- منحنى لزوجة الملاط مع الزمن