लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड घोल का मूल्यांकन कैसे करें?

लिथियम आयन बैटरी उत्पादन में, घोल तैयार करना पहली प्रक्रिया है। मिश्रण के बाद घोल की उपयुक्तता सीधे बाद की कोटिंग और अंतिम बैटरी प्रदर्शन को प्रभावित करती है, और बैटरी लागत का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। इसलिए, लिथियम आयन बैटरी निर्माण में घोल की तैयारी एक केंद्रीय भूमिका निभाती है। अनुसंधान से पता चलता है कि लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड के आदर्श सूक्ष्म कण वितरण की विशेषता बिना एकत्रीकरण के सक्रिय सामग्रियों का एक समान फैलाव और प्रवाहकीय नेटवर्क बनाने वाले प्रवाहकीय एजेंट कणों की पतली परत फैलाव है। समान कण वितरण वाले इलेक्ट्रोड से बनी लिथियम आयन बैटरियां उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन और लंबे जीवनकाल का प्रदर्शन करती हैं। इसलिए, लिथियम आयन बैटरी स्लरीज़ की प्रवाह क्षमता, स्थिरता और एकरूपता का आम तौर पर परीक्षण किया जाता है और बाद की कोटिंग प्रक्रियाओं के लिए उनकी उपयुक्तता और बैटरी की सक्रिय सामग्रियों के प्रदर्शन में उनके योगदान का मूल्यांकन करने के लिए उनका मूल्यांकन किया जाता है।

लिथियम आयन बैटरी उत्पादन में, घोल तैयार करना पहली प्रक्रिया है। मिश्रण के बाद घोल की उपयुक्तता सीधे बाद की कोटिंग और अंतिम बैटरी प्रदर्शन को प्रभावित करती है, और बैटरी लागत का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। इसलिए, लिथियम आयन बैटरी निर्माण में घोल की तैयारी एक केंद्रीय भूमिका निभाती है। अध्ययनों से पता चला है कि लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड के आदर्श माइक्रोपार्टिकल वितरण को बिना एकत्रीकरण के सक्रिय सामग्रियों के एक समान फैलाव और एक प्रवाहकीय नेटवर्क बनाने वाले प्रवाहकीय एजेंट कणों की पतली परत फैलाव की विशेषता है। समान कण वितरण वाले इलेक्ट्रोड से बनी लिथियम आयन बैटरियां उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन और लंबे जीवनकाल का प्रदर्शन करती हैं। इसलिए, लिथियम आयन बैटरी स्लरी की प्रवाह क्षमता, स्थिरता और एकरूपता का आम तौर पर परीक्षण किया जाता है और बाद की कोटिंग प्रक्रियाओं के लिए उनकी उपयुक्तता और बैटरी की सक्रिय सामग्रियों के प्रदर्शन को बढ़ाने में उनकी प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने के लिए उनका परीक्षण किया जाता है।

इलेक्ट्रोड स्लरीज़ गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ हैं, और दो प्रकार के होते हैं: सकारात्मक इलेक्ट्रोड स्लरी और नकारात्मक इलेक्ट्रोड स्लरी, जिन्हें तेल आधारित और पानी आधारित सिस्टम में वर्गीकृत किया जाता है। हिलाए गए घोल में अच्छी प्रवाह क्षमता, स्थिरता और एकरूपता होनी चाहिए। विभिन्न प्रवाह क्षमता वाले घोल की अवस्थाएँ चित्र में दिखाई गई हैं। अत्यधिक कम या उच्च चिपचिपाहट, अवसादन, ढेर और असमान फैलाव बाद की कोटिंग प्रक्रियाओं को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है, जिससे इलेक्ट्रोड की स्थूल उपस्थिति में दोष और इसकी सूक्ष्म संरचना में विसंगतियां हो सकती हैं। पारंपरिक पेपरमेकिंग और कोटिंग उद्योगों में स्लरी की आवश्यकताओं के विपरीत, लिथियम बैटरी स्लरी की एकरूपता और स्थिरता अंततः बैटरी के विद्युत प्रदर्शन को प्रभावित करती है, जिससे वोल्टेज गिरावट, कम चक्र जीवन और खराब बैटरी स्थिरता जैसी कई समस्याएं पैदा होती हैं। इसलिए, प्रसंस्करण के लिए इसकी उपयुक्तता निर्धारित करने के लिए कोटिंग से पहले घोल का उचित लक्षण वर्णन और परीक्षण महत्वपूर्ण है।

जब कोई तरल पदार्थ बहता है, तो अणुओं के बीच आंतरिक घर्षण होता है; इस गुण को श्यानता कहा जाता है, जिसे संख्यात्मक रूप से मापा जाता है।

श्यानता=कतरनी तनाव / कतरनी दर

कतरनी दर और कतरनी तनाव के बीच कार्यात्मक संबंध को रियोलॉजिकल वक्र कहा जाता है, जिसका उपयोग आमतौर पर कतरनी विशेषताओं के साथ घोल (द्रव) चिपचिपाहट की भिन्नता का वर्णन करने के लिए किया जाता है। द्रव प्रकार को अलग करने के लिए रियोलॉजिकल वक्रों का उपयोग किया जा सकता है। न्यूटोनियन तरल पदार्थों के लिए, रियोलॉजिकल वक्र पर कतरनी तनाव और कतरनी दर के बीच का संबंध मूल बिंदु से गुजरने वाली एक सीधी रेखा है।

उत्पादन में,डिजिटल घूर्णी विस्कोमीटरऔर रियोमीटर का उपयोग आमतौर पर चिपचिपाहट और रियोलॉजिकल वक्रों को मापने के लिए किया जाता है। विस्कोमीटर को संचालित करना सरल है, जबकि रियोमीटर एक व्यापक रेंज और अधिक व्यापक चिपचिपाहट {{1}कतरनी दर/तनाव वक्र को माप सकता है, और अधिक सटीक परिणाम प्रदान कर सकता है। बैटरी स्लरीज़, गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ के रूप में, कतरनी पतलापन, विस्कोइलास्टिसिटी और थिक्सोट्रॉपी सहित विभिन्न रियोलॉजिकल गुण प्रदर्शित करते हैं।

अधिकांश लिथियम आयन इलेक्ट्रोड स्लरीज़ कतरनी पतलेपन की विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, कतरनी दर बढ़ने के साथ कतरनी श्यानता कम हो जाती है। यह विशेषता उच्च ठोस सामग्री वाले घोल में अधिक स्पष्ट होती है। उच्च कतरनी दरों पर, मजबूत कतरनी बल सामग्रियों के बीच बनी नेटवर्क संरचना को बाधित करते हैं, जिससे कण कतरनी क्षेत्र के समानांतर अधिक व्यवस्थित संरचना में पुनर्व्यवस्थित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप चिपचिपाहट में कमी आती है और उच्च कतरनी दरों पर न्यूटोनियन पठार तक पहुंच जाता है।

इलेक्ट्रोड तैयार करने की कोटिंग प्रक्रिया में यह गैर-{0}}न्यूटोनियन विशेषता लाभप्रद है। उपयोग करने से पहलेइलेक्ट्रोड कोटिंग मशीन, घोल को एक स्क्रू पंप द्वारा ट्रांसफर टैंक से कोटिंग कक्ष तक ले जाया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, घोल को कम कतरनी बल के अधीन किया जाता है और अपनी स्थिरता बनाए रखने के लिए उच्च चिपचिपाहट की स्थिति में रहता है। जब घोल को कोटिंग हेड लिप से तुरंत बाहर निकाल दिया जाता है, तो यह उच्च कतरनी दर के अधीन होता है, जिस बिंदु पर घोल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, जिससे सुचारू प्रवाह सुनिश्चित होता है। घोल को वर्तमान कलेक्टर में स्थानांतरित करने के बाद, कतरनी दर कम हो जाती है, और यह उच्च चिपचिपाहट की स्थिति में रहती है। जब घोल स्थिर होता है या सुखाने की प्रक्रिया के दौरान, यह कण अवसादन को रोक या कम कर सकता है, जिससे लगातार कोटिंग की मोटाई सुनिश्चित होती है।

घोल गुणों के मूल्यांकन के लिए विस्कोइलास्टिसिटी भी एक महत्वपूर्ण संदर्भ मानक है। यह घोल की चिपचिपाहट (तरल) और लोच (ठोस) के बीच संबंध को प्रदर्शित करता है; सीधे शब्दों में कहें तो, यह बताता है कि घोल तरल जैसा है या ठोस। यदि लिथियम बैटरी का घोल केवल चिपचिपा है और उसमें लोच की कमी है, तो कोटिंग के दौरान गंभीर स्ट्रिंग होगी, जिसके परिणामस्वरूप कोटिंग का प्रदर्शन खराब होगा। इसलिए, लिथियम बैटरी घोल में चिपचिपाहट के अलावा एक निश्चित डिग्री की लोच होनी चाहिए, जिससे टूटे हुए फिलामेंट्स कोटिंग के दौरान जल्दी से वापस आ सकें और एक समान कोटिंग सुनिश्चित हो सके। यदि घोल में बहुत अधिक लोच है या बिल्कुल भी चिपचिपाहट नहीं है, तो यह गंभीर संचयन या ठोस जैसी संरचना को इंगित करता है, जिससे कोटिंग असंभव हो जाती है।

विस्कोइलास्टिसिटी को आमतौर पर रियोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। घोल की विस्कोइलास्टिसिटी को मापने के लिए आयाम स्कैनिंग और आवृत्ति स्कैनिंग जैसे छोटे आयाम कंपन कतरनी बल लागू किए जाते हैं।

कतरनी दर को लगातार शून्य से स्थिर मान तक बढ़ाया जाता है, और इस प्रक्रिया के दौरान संबंधित कतरनी तनाव दर्ज किया जाता है। फिर, कतरनी दर को धीरे-धीरे घटाकर शून्य कर दिया जाता है, और संबंधित कतरनी तनाव मान दर्ज किया जाता है। अपरूपण दर बनाम अपरूपण तनाव का एक बंद वक्र आलेखित किया जा सकता है; इस वक्र को थिक्सोट्रोपिक सामान्य वलय कहा जाता है। सामान्य रिंग का क्षेत्रफल जितना बड़ा होगा, थिक्सोट्रोपिक प्रदर्शन उतना ही अधिक होगा, और इसके विपरीत।

लिथियम आयन बैटरी स्लरीज़ की स्थिरता का मूल्यांकन करने में चिपचिपापन एक महत्वपूर्ण कारक है। अत्यधिक उच्च और निम्न दोनों चिपचिपाहट कोटिंग के लिए हानिकारक हैं। उच्च चिपचिपाहट वाले घोल में जमने की संभावना कम होती है और उनमें बेहतर फैलाव होता है, लेकिन अत्यधिक उच्च चिपचिपाहट के परिणामस्वरूप खराब लेवलिंग होती है, जिससे कोटिंग करना मुश्किल हो जाता है और कोटिंग की गति कम हो जाती है। चिपचिपाहट को उचित रूप से कम करने से कोटिंग दक्षता में सुधार करने में मदद मिलती है। कम चिपचिपापन घोल की अच्छी प्रवाह क्षमता प्रदान करता है और हवा के बुलबुले को हटाने में मदद करता है, लेकिन अत्यधिक कम चिपचिपापन सूखने में कठिनाइयों का कारण बनता है, कोटिंग की गति को कम करता है, असमान कोटिंग को बढ़ाता है, और कोटिंग में दरार और घोल के ढेर का कारण बन सकता है।

उत्पादन के दौरान, विशेष रूप से घोल के कुछ समय तक खड़े रहने के बाद, चिपचिपाहट अक्सर बदलती है, मुख्य रूप से तीन तरीकों से: बढ़ी हुई चिपचिपाहट, कम चिपचिपापन और विशेष मामले।

(1) बढ़ी हुई चिपचिपाहट:लंबे समय तक खड़े रहने के बाद, कोलाइड सोल अवस्था से जेल अवस्था में बदल जाता है, जिससे घोल की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। घोल को धीरे-धीरे हिलाने से चिपचिपाहट बहाल हो जाएगी।

(2) चिपचिपाहट में कमी:चिपचिपाहट कम हो जाती है जब बाइंडर नमी को अवशोषित करता है और सरगर्मी या गिरावट के दौरान गुणात्मक परिवर्तन, संरचनात्मक परिवर्तन से गुजरता है। लंबे समय तक सरगर्मी, अत्यधिक तेज़ सरगर्मी गति, और समरूपीकरण के दौरान घोल का असमान फैलाव सभी चिपचिपाहट में कमी का कारण बन सकते हैं। घोल स्टेबलाइजर्स, डिस्पर्सेंट्स, या सर्फेक्टेंट जोड़ने से चार्ज प्रतिकर्षण और स्टेरिक बाधा के सिद्धांतों के माध्यम से घोल स्थिरता में सुधार हो सकता है। इसके अतिरिक्त, समरूपीकरण से पहले सभी घटकों को अच्छी तरह से सुखाया जाना चाहिए।

(3) विशेष मामले:सक्रिय सामग्री भंडारण के दौरान नमी को अवशोषित कर सकती है या उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में हिलाया जा सकता है, जिससे पीवीडीएफ नमी को अवशोषित कर सकता है और "जेली" जैसा घोल उत्पन्न कर सकता है। जब घोल में विशेष रूप से जेली जैसी स्थिरता प्रदर्शित होती है, तो यह अनुपयोगी होता है। इस मामले में, समस्याग्रस्त घोल को सुखाया जा सकता है, बाइंडर और एनसीएम को वाष्पीकृत किया जा सकता है और अलग किया जा सकता है, फिर छानकर, पीसकर और आनुपातिक रूप से सामान्य घोल में मिलाया जा सकता है। फिर इसका उपयोग बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना किया जा सकता है। इसलिए, सबसे प्रभावी रोकथाम विधि समरूपीकरण से पहले सामग्री को अच्छी तरह से सुखाना, नमी की मात्रा को मापना और समरूपीकरण के दौरान आर्द्रता को सख्ती से नियंत्रित करना है।

घोल के कुल द्रव्यमान में सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय एजेंट और बाइंडर जैसे ठोस पदार्थों के प्रतिशत को घोल की ठोस सामग्री कहा जाता है। आम तौर पर, ठोस सामग्री 40% से 70% की सीमा में होती है। ठोस सामग्री के परीक्षण की मुख्य विधि सुखाने की विधि है। एक घोल को M द्रव्यमान के साथ तोलें, विलायक को सुखाने के लिए इसे एक निश्चित तापमान पर रखें, और फिर इसे फिर से m के द्रव्यमान के साथ तोलें। फिर ठोस सामग्री की गणना एम=एम/एम के रूप में की जाती है। घोल की ठोस मात्रा को जल्दी और अपेक्षाकृत सटीक रूप से मापने के लिए नमी मीटर का उपयोग किया जा सकता है। नमी मीटर थर्मल वजन घटाने के सिद्धांत का उपयोग करता है; यह विलायक को वाष्पित करने के लिए नमूने को हैलोजन लैंप के साथ समान रूप से गर्म करता है, और गर्म करने से पहले और बाद में द्रव्यमान में परिवर्तन के आधार पर ठोस सामग्री की गणना करता है।

समान समरूपीकरण प्रक्रिया और सूत्रीकरण के तहत, घोल की ठोस सामग्री जितनी अधिक होगी, उसकी चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होगी। इसी प्रकार, ठोस सामग्री जितनी कम होगी, चिपचिपाहट उतनी ही कम होगी। ठोस सामग्री के लिए एक परिभाषित सीमा के भीतर, एक उच्च मूल्य उच्च घोल स्थिरता को इंगित करता है। ठोस सामग्री बढ़ाने से विलायक का उपयोग कम हो सकता है, घोल मिश्रण का समय कम हो सकता है, और कोटिंग और सुखाने की दक्षता में सुधार हो सकता है। हालाँकि, जैसे-जैसे ठोस सामग्री बढ़ती है, चिपचिपाहट बढ़ती है, तरलता कम हो जाती है, कोटिंग की कठिनाई बढ़ जाती है और उपकरणों पर अधिक गंभीर घिसाव होता है।

अभी संपर्क करें