Phương pháp xác định đặc tính dẫn điện và lắng đọng của bùn

Hiệu suất

Bùn là một sản phẩm trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất pin lithium-ion. Tính đồng nhất và ổn định của bùn ảnh hưởng lớn đến tính nhất quán và hiệu suất điện hóa của tế bào pin cuối cùng. Phương pháp giám sát bùn hiện tại chỉ có thông số độ nhớt, không thể chính xác đánh giá tính đồng nhất và ổn định của các tính chất điện của nó. Các thông số điện trở suất của bùn có liên quan đáng kể đến công thức của bùn, loại và hàm lượng của chất dẫn điện, loại và hàm lượng của chất kết dính, v.v., và bùn có thể có hiện tượng lắng gel nếu để yên trong một khoảng thời gian sau khi khuấy xong. Như thể hiện trong Hình 1, Lúc này, giá trị điện trở suất cũng sẽ cho thấy mức độ thay đổi khác nhau,vì vậy điện trở suất của bùn có thể được sử dụng như một phương pháp để mô tả tính đồng nhất và ổn định của các tính chất điện của bùn.

Theo dõi điện trở suất của bùn, một mặt, nó có thể đánh giá ảnh hưởng của các vật liệu hoạt tính khác nhau, chất dẫn điện, chất kết dính và hàm lượng chất rắn đối với hiệu suất điện hóa để đánh giá và sàng lọc vật liệu. Mặt khác, nó cũng có thể được sử dụng để theo dõi tính ổn định của quy trình, có thể nhanh chóng xác định những bất thường trong quy trình trộn, tránh lãng phí thời gian và chi phí do các sản phẩm bị lỗi chảy vào quy trình tiếp theo.

Hình 1. Sơ đồ ba phương pháp trộn LCO và các hạt carbon dẫn điện

1. Thiết bị thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm

1.1 Thiết bị thí nghiệm: Model BSR2300, gồm 3 nhóm kênh điện cực.

1.2 Phương pháp thử: Bùn cần thử được đặt trong chai thử và đường kính miệng chai phải lớn hơn 35mm. Chèn bút điện cực bùn vào bùn, khuấy một chút để làm cho bề mặt điện cực ngấm hoàn toàn vào bùn, mở phần mềm thu nhận tương ứng và thu thập dữ liệu thay đổi điện trở suất tương ứng với từng nhóm kênh điện cực trong thời gian thực.

2. Trường hợp kiểm tra điện trở suất dán

2.1 So sánh điện trở suất của bột cacbon dẫn điện có độ nhớt khác nhau

Độ nhớt ảnh hưởng đến trạng thái phân tán của các hạt carbon dẫn điện trong bùn. Khi độ nhớt của huyền phù cao, sự tiếp xúc giữa các hạt và trạng thái phân tán của các hạt trong huyền phù tương đối ổn định. Tiến hành thử điện trở suất trên hai huyền phù có độ nhớt khác nhau. Điện trở suất của bùn có độ nhớt lớn nhỏ hơn điện trở suất của bùn có độ nhớt nhỏ. Nếu sản xuất bùn theo lô, sau khi cố định công thức bùn, có thể tiến hành kiểm tra điện trở suất trên các lô bùn khác nhau có cùng độ nhớt để theo dõi quá trình ổn định của bùn.

Hình 2. So sánh điện trở suất của các loại bột nhão có độ nhớt khác nhau

2.2 So sánh điện trở suất của bột cacbon dẫn điện với các bội số pha loãng khác nhau    

Pha loãng huyền phù cacbon dẫn điện theo các bội số khác nhau có thể thay đổi nồng độ của các hạt cacbon dẫn điện trên một đơn vị thể tích và ảnh hưởng đến trạng thái phân tán của các hạt cacbon dẫn điện trong huyền phù.. Khi hệ số pha loãng tăng lên, nồng độ của cacbon dẫn điện giảm dần và điện trở suất của bùn tăng dần. Nếu công thức bùn được cố định trong quá trình sản xuất bùn hàng loạt, phép thử điện trở suất có thể được thực hiện trên các lô khác nhau của cùng một loại bùn có nồng độ. Theo dõi quá trình ổn định của bùn.

Hình 3. So sánh điện trở suất của các bội số pha loãng khác nhau của bùn

2.3 Phân tích hiệu suất lắng của bùn

Khi hỗn hợp đã khuấy được để yên trong một khoảng thời gian, các hạt lơ lửng trong hỗn hợp sẽ lắng xuống ở một mức độ nhất định. Bằng cách kiểm tra sự thay đổi điện trở suất ở các vị trí khác nhau theo hướng thẳng đứng của bùn, có thể đánh giá hiệu suất lắng của bùn. Như thể hiện trong Hình 4, bùn NCM811 đã được thử nghiệm trong ba ngày liên tiếp, Trong thử nghiệm buổi sáng vào ngày thứ ba , điện trở suất đo được bằng điện cực kênh dưới giảm đáng kể, cho thấy rằng các hạt ở lớp trên dần dần lắng xuống lớp dưới vào thời điểm này. Do đó, tuổi thọ lâu nhất của bùn có thể được đánh giá theo kết quả kiểm tra điện trở suất tại thời điểm khác nhau,

Hình 4. Dán đường cong điện trở suất theo thời gian

3.tóm tắt

Bài báo này sử dụng máy đo điện trở bùn để theo dõi điện trở suất của bùn với độ nhớt khác nhau, bội số pha loãng khác nhau và thời gian chờ khác nhau, có thể phân biệt sự khác biệt về độ dẫn của bùn theo các công thức khác nhau, quy trình khác nhau và trạng thái chất lượng khác nhau. Nhân viên R&D có thể theo dõi sự ổn định của quy trình bùn và thời gian tồn tại lâu nhất bằng cách xây dựng thêm phạm vi đặc điểm kỹ thuật của điện trở suất bùn.

references

1. BG Westphal et al. Tạp chí Lưu trữ Năng lượng 11 (2017) 76–85.

2. Kentaro Kuratani và cộng sự. Tạp chí Hiệp hội Điện hóa, 166 (2019) (4) A501-A506.