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實時監測鋰電池漿料中粒度變化

來源:上海人和科學儀器有限公司   2025年06月09日 07:35  

關鍵詞: 鋰電池 漿料 粒度 在線粒度儀 分散 實時監測 干濕法

 

應用案例:

本案例分別對鋰電池漿料中碳粉和碳漿料進行了測量分析,并進行對比。

這就需要粒度儀具備以下特質:干濕法一體、生產過程中實時動態顯示數據,可同時用于原料、成品檢驗。

 

測試需求:

材料結構制約著材料的性能。鋰電池漿料的均勻性、粒度大小以及均一性均制約著鋰電池性能,如鋰電池的容量及充放電速率。基于此,通過測試鋰電池漿料的粒度可分析其結構,從而優化鋰電池漿料生產過程,進一步為鋰電池性能的提升提供優化解決方案。

 

目前存在問題:

 1、碳材料作為鋰電池漿料中的導電物質,在鋰電池中制約著鋰電池的導電能力。而碳粉一般為石墨、碳納米管、石墨烯等納米材料,具有極大的比表面積,因而極易發生團聚現象。

2、碳粉和有機溶劑等經攪拌作用混合后,其粒徑大小及均勻性要求。

 

TRILOS粒度儀優點:

TRILOS粒度儀具有體積小、無需樣品前處理、干濕法一體、生產過程中實時動態顯示數據,適用于前中后檢測過程、測量結果準確可靠、簡單易用等優點。

 

 

測試過程:

 

A :碳粉測試(干法)

將傳感器直接插入3個裝有不同粒徑碳粉的容器中(包括團聚體)

 

B:鋰電池漿料測試(濕法)

向碳粉一個樣品中加入有機溶劑,并使用分散攪拌機處理,如圖1所示。插入粒度儀觀察漿料隨時間以及不同轉速下的分散過程。

 

  

1   分散攪拌機用于鋰電池漿料分散。首先采用低轉速300rpm,隨后轉速升高為2000rpm,研究顆粒粒徑在不同轉速和不同時間下的波動情況。

 

 

 

測試結果

 

A:粉末測試

 

   分別研究了三種不同碳粉樣品的顆粒粒徑,下表為三種樣品的D25,D50D75結果。

 

         

 

  具體結果如下。

 

A.1.——測試1

 

 

 

             測試捕獲信號圖

 

                粒徑分布直方圖

 

  2中可以看出,A.1.樣品具有很明顯的團聚現象。圖3粒徑直方圖可證明了大顆粒的存在。

 

 

A.2.——測試2

 

 

 

 

                            4

 

 

 

                        

 

          圖5

A.2.樣品也具有團聚現象,但團聚顆粒明顯小于樣品A.1.。圖5直方圖顆粒粒徑分布明顯小于A.1.樣品顆粒分布(圖3),證明了表1所示數據。

 

 

A.3.——測試3

 

 

 

 

                            6

 

                             7

A.3.樣品結果圖跟A.1.樣品類似。圖67都表明大顆粒的存在。

 

漿料測試

 

 

B.1.——測試4

 

  向碳粉中加入有機溶劑,攪拌得到混合均勻的碳漿料。測試在無攪拌條件下進行。

  • 從圖8中可看出,相對于A3個樣品(粉末),B.1.樣品團聚較少。
  • 9中,漿料經攪拌后顆粒粒徑分布明顯向左偏移,粒徑變小。

 

  •                          8

 

  •               9 粉末加入溶劑后經攪拌后粒徑分布

 

 

B.2.——測試5

 

  A.2.樣品中加入有機溶劑,在300rpm轉速下攪拌40min混合均勻。圖10 和圖11是漿料分別在攪拌混合前后的顆粒粒徑分布變化圖,從圖中很明顯看出,在攪拌作用下顆粒粒徑變小。例如,相比于13:51時,在14:31時顆粒粒徑分布(PSD)向左偏移,說明粒徑變小。

 

                          10

 

                  11 漿料攪拌前后進行對比

 

 

B.3.——測試6

 

  在不同轉速條件下分別對樣品進行PSD測試。

1.300rpm開始             2.300rpm結束

3.2000rpm轉速下1min     4.2000rpm轉速下2min

5.2000rpm轉速下3min     6.2000rpm轉速下8min

 

12

 

                             13

不同的轉速條件會影響樣品PSD結果。高轉速下樣品顆粒團聚現象減弱,粒徑變小,從而可以優化制備過程。

 

 

B.4.——測試7

 

經過以上測試,為了說明攪拌混合對解聚現象的作用,將攪拌前后樣品的PSD直方圖進行對比。(1)攪拌開始時PSD 6)攪拌結束后PSD

通過兩幅圖中對比,表明攪拌混合使得碳漿料顆粒粒徑變小

 

 

 

 

 

結論

 

  • 粒度儀 ORM傳感器可以探測鋰電池漿料的粒度及其大顆粒的解聚過程,因此可用于鋰電池漿料生產過程中測試分析。
  • 基于鋰電池漿料粒度分析,ORM粒度儀可為鋰電池性能的提升提供優化解決方案。
  • ORM傳感器具備較多優點,如便攜、現場、高濃度測量、無需取樣稀釋等。

 

 

 

上海人和科學儀器有限公司

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