Детаљно објашњење промена стања честица материјала током припреме каше електрода

Дебљина стуба литијумске батерије је обично око 40-200μм, а дебљина стуба варира у зависности од типа батерије (велика енергија, велика снага, итд.). Ако желите да литијумска батерија има добре електрохемијске перформансе, стуб мора имати исту дебљину у предњем, средњем и задњем делу и мора имати глатку површину без недостатака. Под условом да се искључи поступак наношења премаза, припрема каше је кључни поступак за одређивање њеног квалитета. Вискозност добре каше литијумске батерије је стабилна и није је лако променити, величина честица је мала, нема очигледне зрнатости након наношења премаза и сушења и нема страних материја попут мехурића. Затим, током процеса припреме каше, постоје два главна аспекта на која треба обратити пажњу: један је равномерно распршивање почетних материјала; други је спречавање секундарне агломерације изазване интеракцијом између сировина. Због тога је сврха поступка мешања равномерно распршивање и мешање оригиналних материјала, а истовремено спречавање поновног удруживања честица.

Полови литијумске батерије су подељени на позитивне и негативне полове. Активни материјали, проводљива средства, везива и растварачи који се користе у два стуба разликују се у зависности од система батерија. Да би се такав сложени вишефазни систем помешао у хомогену суспензију, потребно је више практичног искуства и теоријске основе. Што је величина честица материјала мања, то је облик чуднији, то је теже диспергирати се, посебно проводљиво средство чађа, које се током процеса мешања често скупља у велике комаде, не само да не игра добру проводљивост улогу, али утиче и на специфичну енергију батерије. Чађа се не може користити само у литијумским батеријама већ и у индустрији пластике, полимера и другим индустријама, тако да постоје многа истраживања о дисперзији чађе. Према тренутном извештају о истраживању, постоји неколико начина за распршивање агломерата:

Прва дисперзија лево (ерозија) настаје под дејством релативно слабе механичке силе. У овом тренутку материјал тече механичком силом да би створио накупине честица различитих величина. Током овог процеса, мали фрагменти материјала постепено се одвајају од великих агрегата, формирајући секундарне честице. Када спољна механичка сила пређе одређену критичну вредност, пукнуће честица ће се изненада догодити, као што је приказано у средини горње слике. Ако механичка енергија достигне одређени ниво и време се продужи, честице ће се и даље распадати, али вероватноћа овог феномена је мала.

Током припреме каше од литијумске батерије, контактни облик између материјала може имати три стања приказана на горњој слици. Прво, структуру чађе није лако променити, а њена дистрибуција је релативно уједначена, постоји као структура1. Како механичко мешање напредује, истовремено ће се дешавати и деполимеризација и дисперзија проводног агенса, а на крају проводно средство је потпуно превучено на површину живе супстанце.

Веома је важан процес од постојања честица сировине да постану хомогена мешавина. Читав поступак се може поделити у чврсто стање праха (И), мешано влажно стање (ИИ) и коначно формирано суспендовано стање (ИИИ). Контрола процеса приказана је на доњој слици.

Карактеристике, предности и недостаци сваке фазе у овом процесу приказани су у следећој табели:

У фази сувог мешања, улазна енергија опреме, механичка сила и величина честица живог материјала утичу на дисперзију проводног агенса. Поред тога, на накупљање материјала у великој мери утиче влажност ваздуха.

Стање влажења започиње када се растварач први пут дода чврстом праху. Степен влажења зависи од степена засићења праха течношћу и стања пријањања и напрезања. У овом процесу се стално одвијају дисперзија и агломерација, уз промену стања мешања смеше. Када се постигне тачка гела или потпуно засићено стање, више нема великог улаза силе и сила интеракције између честица се такође смањује, а затим се може разблажити да би се смањила на жељени садржај чврсте супстанце. У фази разблаживања суспензије укључени су механика флуида и сила смицања каше. У условима протока флуида, сила смицања коју мешач делује на честице доводи до тога да материјал буде у стабилном стању.

Различити процеси обраде и управљања врше различите силе на материјал и сировине, што ће проузроковати уједначеност честица. Нарочито за проводљиво средство чађе, променљиви интензитет напрезања веома добро утиче на електронску проводљивост, капацитет батерије и густину струје стуба. Велики утицај, па је веома неопходно разумети стање фазе мешања материјала у процесу припреме гнојнице.