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    LIB電極漿料電子傳導(dǎo)性的評估

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    介紹一個(gè)利用漿料分析系統(tǒng),從漿料電子傳導(dǎo)性評估的角度來推斷其分散狀態(tài)的案例。

    下面我們介紹一個(gè)使用漿料分析系統(tǒng),去評估漿料的電子傳導(dǎo)特性,來判斷其分散狀態(tài)的案例。

    用途·對象

    漿料相關(guān)材料的探索、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、制成后的篩選

    背景

    隨著全球脫碳和向EV電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)變不斷加速,對鋰電池的功能和性能要求越來越高。在鋰電池的漿料(LIB電極漿料)制作中,比如正極(溶劑類)是將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和粘合劑分散在NMP中制成的。漿料的狀態(tài)會(huì)根據(jù)材料的類型和成分以及其分散方法而產(chǎn)生很大差異。此外,如果它們分散狀態(tài)不良好,則無法有效發(fā)揮出每種物質(zhì)自身的性能,并且電池容量會(huì)逐漸降低,內(nèi)阻則會(huì)逐漸變大。另一方面,雖然我們能夠知道漿料狀態(tài)下的電氣特性(阻抗特性)但很難知道復(fù)合材料中較為復(fù)雜的漿料的內(nèi)部狀態(tài)(混料狀態(tài))。這里介紹了一個(gè)使用漿料分析系統(tǒng)去評估LIB電極漿料的電子傳導(dǎo)性,從而推斷出LIB電極漿料內(nèi)部狀態(tài)的案例。

    評估案例1. 混料時(shí)間造成的差異

    ■ 目的

    混料時(shí)間的優(yōu)化


    ■ 漿料制成條件


    固體含量比例活性物質(zhì):95%導(dǎo)電助劑:2.5% 粘合劑:2.5%
    混料工序在70%的固體濃度下混料攪拌0、1、3、5分鐘
    粘度調(diào)整工序用NMP稀釋固體濃度至50%。


    ■ 分析結(jié)果


    1.jpg


    ■ 分析

    隨著混料時(shí)間的增加,Rratio降低,DCR增加。這就意味著,混料的時(shí)間越短,導(dǎo)電材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建程度越高,漿料的整體電阻也隨之降低。另一方面,Uniformity會(huì)隨著混料時(shí)間的增加而上升。由此可得,混料時(shí)間越長漿料的分散性越好。綜上所述,可以推斷出在不同的混料時(shí)間下,時(shí)長超過3分鐘的漿料相對較好。


    1.jpg

    案例2. 導(dǎo)電助劑量的差異

    ■ 目的

    電極電阻降低效果的確認(rèn)取決于導(dǎo)電助劑的添加量。

    確認(rèn)漿料阻抗及電極電阻之間的關(guān)聯(lián)性


    ■ 漿料制成條件


    固體含量比例活性物質(zhì):18g 、導(dǎo)電助劑:0.25g0.5g0.75g、粘合劑:0.5g
    混料工序在70%在的固體濃度下混料攪拌9分鐘
    粘度調(diào)整工序用NMP稀釋固體濃度至50%


    ■ 分析結(jié)果


    未標(biāo)題-5.jpg


    ■ 分析

    隨著導(dǎo)電助劑添加量的增加,Rratio上升,DCR下降。這種變化可以認(rèn)為是由于添加了導(dǎo)電助劑而在漿料中構(gòu)建了導(dǎo)電材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),從而降低了漿料的整體電阻,這與漿料分析理論中發(fā)生的變化相一致。

    另一方面據(jù)Uniformity顯示,在輔助劑劑量為0.75%時(shí)的均勻性相較于劑量為0.5g時(shí)的均勻性更低。由此可以推斷出輔助劑劑量為0.75g時(shí),導(dǎo)電材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建程度較高,但是分散程度卻不足。

    此外,這些漿料也被制成了電極片,并利用電極電阻測試系統(tǒng)RM2610進(jìn)行分析。因此,隨著導(dǎo)電助劑用量的增加,輔料層電阻、界面電阻都在下降。結(jié)果顯示,漿料的電子傳導(dǎo)性被轉(zhuǎn)移至電極片的電阻特性中,表明涂布工程良好。

    案例3.分散劑量不同時(shí),電子傳導(dǎo)性和動(dòng)態(tài)粘彈性之間的關(guān)聯(lián)性。

    ■ 目的

    分散劑添加量對漿料所產(chǎn)生的影響,須通過阻抗、流變兩方面確認(rèn)。


    ■ 漿料制備條件


    固體含量比例活性物質(zhì):96%、導(dǎo)電助劑:2%、分散劑:0.08%~0.16%(4%~8%vs導(dǎo)電助劑量)
    導(dǎo)電助劑漿料的制成導(dǎo)電助劑、分散劑、純NMP導(dǎo)電助劑漿料的制成
    電極漿料的制成添加活性物質(zhì)、粘合劑溶液、電極漿料的制成


    ■ 分析結(jié)果


    未標(biāo)題-5.jpg


    ■ 考察

    ?分散劑 添加4%→5% vs 導(dǎo)電助劑量

    Rratio迅速增加、G’和G”的差值減小。

    由此可得,加入分散劑消除了導(dǎo)電助劑的凝聚體,與此同時(shí),形成的導(dǎo)電助劑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到了導(dǎo)電通道的作用。


    ?分散劑 添加5%→8%vs導(dǎo)電助劑量

    隨著分散劑添加量的進(jìn)一步增加,漿料中的G”成為了主導(dǎo)地位,這樣雖能提升其流動(dòng)性并能夠調(diào)整其涂布性能,但是由于Rratio降低,表明在導(dǎo)電助劑網(wǎng)絡(luò)持續(xù)微小化的同時(shí),裂解也在發(fā)生。


    使用的服務(wù)·測量儀器

    漿料分析系統(tǒng) 
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    LCR測試儀IM3536 HIOKI 產(chǎn)品
    分析軟件   SA2632HIOKI 免費(fèi)提供的軟件
    測量軟件SA2633HIOKI 免費(fèi)提供的軟件
    電極容器   SA9001HIOKI 產(chǎn)品
    測量夾具  SA9002HIOKI 產(chǎn)品
    電極電阻測試系統(tǒng)RM2610HIOKI 產(chǎn)品




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