リチウムイオン電池の正極および負極スラリーの撹拌工程の概要

まず、混合の原理
ブレードと回転フレームを互いに回転させることで機械的懸濁が生成および維持され、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、次の部分に分けられます。(1)固体粒子の懸濁、(2)沈降した粒子の再懸濁、(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によって粒子凝集体が分散または粒子サイズが制御される、(5)液相と固相間の物質移動。

第二に、撹拌効果

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容易にし、ポールピースの一貫性を確保するためのスラリーを調製します。この工程は一般的に、原料の前処理、混合、湿潤、分散、凝集という5つの工程から構成されます。

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 面あたりに必要なせん断応力の量として定義され、動粘度と呼ばれ、単位は Pa.s です。
粘度は流体の特性の一つです。流体がパイプライン内を流れる際には、層流、遷移流、乱流の3つの状態が存在します。これらの3つの流れの状態は攪拌装置にも見られ、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。
撹拌工程では、一般的に粘度が 5 Pa・s 未満のものは低粘度流体とみなされ、例えば水、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、例えばインク、歯磨き粉などです。50~500 Pa・s は高粘度流体で、例えばチューインガム、プラスチゾル、固体燃料などです。500 Pa・s を超えるものは超高粘度流体で、例えばゴム混合物、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で50%を占める粒子のサイズ範囲

3.固形物:

スラリー中の固形分の割合、すなわち理論上の固形分含有率は、出荷時の固形分含有率よりも​​低い。

第四に、混合効果の尺度

固液懸濁液系の混合均一性および混合状態を検出する方法:

1. 直接測定

1) 粘度法:システムの異なる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する。偏差が小さいほど、混合が均一である。

2) 粒子法:

A. システムの異なる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する。粒度が原料粉末の粒度に近いほど、混合が均一である。

B、システムの異なる位置からサンプリングし、レーザー回折式粒度分布測定器を使用してスラリーの粒度を観察する。粒度分布が正規分布に近いほど、粒子が小さく、大きい粒子が大きいほど、混合が均一になる。

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する。偏差が小さいほど、混合が均一であることを示す。

2. 間接測定

1) 固形分含有量法(マクロ的):システムの異なる位置からサンプリングし、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、スラリー乾燥後のフィルム中の粒子または元素をSEM(電子顕微鏡)/EPMA(電子プローブ)で観察する。(システム固体は通常、導体材料である)

5.陽極攪拌プロセス

導電性カーボンブラック:導電剤として使用される。機能:大きな活​​性物質粒子を連結し、導電性を向上させる。

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%、pH 4~7、凝固点 -5~0℃、沸点約100℃、保管温度5~35℃。SBRは、機械的安定性と操作性に優れ、高い接着強度を持つアニオン性ポリマー分散液です。

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の凝集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てゲルを形成し、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または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、光と熱に対して安定で、粘度は温度の上昇とともに低下し、溶液はpH 2~10で安定で、pHが2未満では固形物が沈殿し、pHが10を超えると沈殿します。変色温度は227℃、炭化温度は252℃、2%水溶液の表面張力は71 nm/nでした。

陽極の攪拌およびコーティング工程は以下のとおりです。

 
第六に、陰極攪拌プロセス

導電性カーボンブラック:導電剤として使用される。機能:大きな活​​性物質粒子を連結し、導電性を向上させる。

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-ポリロリドン、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、ほぼすべての溶媒(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)と完全に混和します。沸点は204℃、引火点は95℃です。NMPは、低毒性、高沸点、優れた溶解性、選択性、安定性を備え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、現在当社でNMP-002-02に使用されており、純度99.8%以上、比重1.025~1.040、水分含有量0.005%未満(500ppm)です。

PVDF(ポリフッ化ビニリデン):増粘剤および結合剤として使用されます。相対密度が1.75~1.78の白色粉末状結晶性ポリマーです。耐紫外線性および耐候性が非常に優れており、フィルムは10~20年間屋外に置かれても硬化したりひび割れたりしません。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、誘電損失正接も約0.02~0.2と大きく、体積抵抗は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。

陰極攪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. 攪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と、スラリーの粘度は変化せず安定した値に近づく傾向がある(スラリーが均一に分散したと言える)。

 

2. スラリー粘度の温度依存性曲線

温度が高くなるほどスラリーの粘度は低下し、ある一定の温度に達すると粘度は安定した値に収束する傾向がある。

 

3.移送タンクスラリーの固形分含有量の時間変化曲線

 

スラリーを攪拌した後、コーターコーティング用の移送タンクに配管で送られます。移送タンクは、回転:25Hz(740RPM)、回転:35Hz(35RPM)で攪拌され、パルプ材料の温度、粘度、固形分などのスラリーのパラメータが安定し、変化しないようにすることで、スラリーコーティングの均一性を確保します。

4.スラリーの粘度の時間変化曲線


投稿日時:2019年10月28日
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