첫째, 혼합의 원리
날개와 회전 프레임을 서로 회전시켜 교반함으로써 기계적 현탁이 생성되고 유지되며, 액체와 고체상 사이의 물질 전달이 향상됩니다. 고체-액체 교반은 일반적으로 다음과 같은 부분으로 나뉩니다. (1) 고체 입자의 현탁; (2) 침전된 입자의 재현탁; (3) 현탁된 입자의 액체 침투; (4) 입자 간 및 입자와 날개 사이의 힘을 이용하여 입자 응집체를 분산시키거나 입자 크기를 제어; (5) 액체와 고체 사이의 물질 전달.
둘째, 교반 효과
배합 공정은 실제로 슬러리 내의 다양한 구성 요소를 표준 비율로 혼합하여 균일한 코팅을 용이하게 하고 폴 피스의 일관성을 보장하는 슬러리를 준비하는 과정입니다. 일반적으로 원료의 배합은 전처리, 혼합, 습윤, 분산 및 응집의 다섯 가지 공정으로 구성됩니다.
셋째, 슬러리 매개변수
1. 점도:
유체의 흐름 저항은 액체가 25px/s의 속도로 흐를 때 25px² 평면당 필요한 전단 응력의 양으로 정의되며, 이를 동점성 계수라고 하고 단위는 Pa·s입니다.
점도는 유체의 고유한 특성입니다. 유체가 파이프라인을 흐를 때 층류, 전이류, 난류의 세 가지 흐름 상태가 나타납니다. 이러한 세 가지 흐름 상태는 교반 장비에서도 발생하며, 이러한 상태를 결정하는 주요 매개변수 중 하나가 유체의 점도입니다.
교반 과정에서 일반적으로 점도가 5 Pa·s 미만이면 저점도 유체(예: 물, 피마자유, 설탕, 잼, 꿀, 윤활유, 저점도 에멀젼 등), 5~50 Pa·s이면 중점도 유체(예: 잉크, 치약 등), 50~500 Pa·s이면 고점도 유체(예: 껌, 플라스티졸, 고체 연료 등), 500 Pa·s 이상이면 초고점도 유체(예: 고무 혼합물, 플라스틱 용융물, 유기 실리콘 등)로 분류됩니다.
2. 입자 크기 D50:
슬러리 내 입자 부피의 50%에 해당하는 입자 크기 범위
3. 고형 성분:
슬러리 내 고형물 함량 비율, 즉 이론적인 고형물 함량 비율은 출하 시 고형물 함량보다 낮습니다.
넷째, 혼합 효과 측정
고체-액체 현탁계의 혼합 균일성 및 혼합 상태를 검출하는 방법:
1. 직접 측정
1) 점도 측정법: 시스템의 여러 위치에서 시료를 채취하여 점도계를 이용해 슬러리의 점도를 측정합니다. 편차가 작을수록 혼합이 더 균일합니다.
2) 입자 방법:
A. 시스템의 여러 위치에서 시료를 채취하여 입자 크기 스크레이퍼를 사용하여 슬러리의 입자 크기를 관찰합니다. 입자 크기가 원료 분말의 크기에 가까울수록 혼합이 더 균일합니다.
B. 시스템의 여러 위치에서 샘플링하여 레이저 회절 입자 크기 측정기를 사용하여 슬러리의 입자 크기를 관찰합니다. 입자 크기 분포가 정상에 가까울수록 큰 입자가 작고 혼합이 더욱 균일합니다.
3) 비중 측정법: 시스템의 여러 위치에서 시료를 채취하여 슬러리의 밀도를 측정합니다. 편차가 작을수록 혼합이 더 균일합니다.
2. 간접 측정
1) 고형분 함량 측정법(거시적): 적절한 온도와 시간 동안 베이킹한 후 시스템의 여러 위치에서 샘플을 채취하여 고형분의 무게를 측정합니다. 편차가 작을수록 혼합이 더 균일합니다.
2) SEM/EPMA(미세현미경): 시스템의 여러 위치에서 시료를 채취하여 기판에 도포하고 건조시킨 후, 건조된 슬러리를 SEM(전자현미경)/EPMA(전자탐침)로 관찰하여 필름 내 입자 또는 원소의 분포를 확인한다. (시스템의 고체는 일반적으로 전도체 물질이다.)
다섯째, 양극 교반 공정
전도성 카본 블랙: 전도성 향상제로 사용됩니다. 기능: 활성 물질 입자들을 연결하여 전도성을 향상시킵니다.
공중합체 라텍스 - SBR(스티렌 부타디엔 고무): 바인더로 사용됨. 화학명: 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스(폴리스티렌 부타디엔 라텍스), 수용성 라텍스, 고형분 함량 48~50%, pH 4~7, 어는점 -5~0°C, 끓는점 약 100°C, 보관 온도 5~35°C. SBR은 기계적 안정성과 작업성이 우수하고 접착 강도가 높은 음이온성 고분자 분산액이다.
카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMC) – (카르복시메틸셀룰로오스 나트륨): 증점제 및 안정제로 사용됩니다. 외관은 흰색 또는 황갈색의 응집성 섬유 분말 또는 흰색 분말이며, 무취, 무미, 무독성입니다. 찬물이나 뜨거운 물에 용해되어 겔을 형성하며, 용액은 중성 또는 약알칼리성입니다. 에탄올, 에테르, 이소프로필알코올 또는 아세톤과 같은 유기 용매에는 용해되지 않으며, 60% 에탄올 또는 아세톤 수용액에 용해됩니다. 흡습성이 있으며, 빛과 열에 안정하고, 온도가 증가함에 따라 점도가 감소합니다. 용액은 pH 2~10 범위에서 안정하며, pH가 2보다 낮으면 고형물이 침전되고, pH가 10보다 높으면 고형물이 침전됩니다. 색 변화 온도는 227°C, 탄화 온도는 252°C이며, 2% 수용액의 표면 장력은 71nm/n입니다.
양극 교반 및 코팅 공정은 다음과 같습니다.
여섯째, 음극 교반 공정
전도성 카본 블랙: 전도성 향상제로 사용됩니다. 기능: 활성 물질 입자들을 연결하여 전도성을 향상시킵니다.
NMP(N-메틸피롤리돈): 교반 용매로 사용됩니다. 화학명: N-메틸-2-폴리피롤리돈, 분자식: C5H9NO. N-메틸피롤리돈은 약간 암모니아 냄새가 나는 액체로, 물과 어떤 비율로든 혼합 가능하며 에탄올, 아세트알데히드, 케톤, 방향족 탄화수소 등 거의 모든 용매와 완전히 혼합됩니다. 끓는점은 204°C, 인화점은 95°C입니다. NMP는 독성이 낮고 끓는점이 높으며 용해도, 선택성 및 안정성이 뛰어난 극성 비양성자성 용매입니다. 방향족 추출, 아세틸렌, 올레핀, 디올레핀 정제에 널리 사용됩니다. 폴리머 제조에 사용되는 용매와 중합 매질은 현재 당사에서 NMP-002-02에 사용되는 것으로, 순도 99.8% 이상, 비중 1.025~1.040, 수분 함량 0.005% 미만(500ppm)입니다.
PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드): 증점제 및 결합제로 사용됩니다. 상대 밀도가 1.75~1.78인 백색 분말 형태의 결정성 고분자입니다. 자외선 저항성 및 내후성이 매우 뛰어나며, 필름은 10~20년 동안 옥외에 노출되어도 경화되거나 갈라지지 않습니다. 폴리비닐리덴 플루오라이드는 특유의 유전 특성을 가지며, 유전 상수(MHz~60Hz)는 6~8에 달하고, 유전 손실 탄젠트(TF-1) 또한 약 0.02~0.2로 큽니다. 체적 저항은 2×10¹⁴ΩNaN으로 비교적 낮습니다. 장기 사용 온도는 -40°C ~ +150°C이며, 이 온도 범위에서 우수한 기계적 특성을 나타냅니다. 유리 전이 온도는 -39°C, 취성 온도는 -62°C 이하, 결정 용융점은 약 170°C, 열분해 온도는 316°C 이상입니다.
음극 교반 및 코팅 공정:
7. 슬러리의 점도 특성
1. 교반 시간에 따른 슬러리 점도 변화 곡선
교반 시간이 길어짐에 따라 슬러리의 점도는 변화 없이 안정적인 값으로 수렴하는 경향을 보인다(슬러리가 균일하게 분산되었다고 할 수 있다).
2. 온도에 따른 슬러리 점도 변화 곡선
온도가 높을수록 슬러리의 점도는 낮아지며, 특정 온도에 도달하면 점도는 안정적인 값으로 수렴하는 경향이 있다.
3. 이송탱크 슬러리의 고형분 함량 변화 추이 (시간 경과에 따른 그래프)
슬러리를 교반한 후, 코팅 공정을 위해 이송 탱크로 이송합니다. 이송 탱크는 25Hz(740RPM) 회전 속도로 교반하고, 35Hz(35RPM) 회전 속도로 교반하여 슬러리의 매개변수(펄프, 재료 온도, 점도, 고형분 함량 등)가 안정적으로 유지되도록 하여 슬러리 코팅의 균일성을 확보합니다.
4. 시간에 따른 슬러리의 점도 변화 곡선
게시 시간: 2019년 10월 28일