Evaluación de la conductividad electrónica de una suspensión de electrodos LIB
Aplicaciones
- Búsqueda de materiales.
- Optimización de las condiciones de fabricación
- Cribado de lodos en función del rendimiento
Transfondo
Los materiales de electrodos de batería se utilizan en forma de lodos que se difunden en un medio de dispersión. Dado que el estado de
la dispersión en una tinta es inestable, es importante evaluar las condiciones de dispersión como parte del proceso de control de calidad.
Además, dado que el proceso de fabricación de tinta ocurre al comienzo de la fabricación de baterías, las necesidades de detección
a realizar en una etapa anterior.
Esta nota de aplicación presenta una aplicación en la que las condiciones de dispersión se estiman mediante la evaluación de electrones
conductividad en una tinta de electrodos LIB.
Para obtener más información sobre los principios subyacentes del sistema analítico de lodos, consulte estas preguntas frecuentes.
1. Diferencias en el tiempo de mezcla
Objetivo
Para optimizar el tiempo de mezcla
Condiciones de producción de purines.
- Relación de contenido sólido
Material activo: 95 % Agente auxiliar conductor: 2,5 % Ligante: 2,5 %
- Proceso de mezcla
Mezcle durante 0, 1, 3 o 5 min. con una concentración de contenido sólido del 70%
- Proceso de ajuste de viscosidad
Diluir con NMP hasta que la concentración de contenido sólido alcance el 50 %
Resultados de analisis
Observaciones
Con el aumento del tiempo de mezcla, la Rratio disminuyó y la DCR aumentó. Estos resultados sugieren que un tiempo de mezcla más corto está asociado con el desarrollo de una red de material conductor, lo que hace que disminuya la resistencia general de la tinta. Por el contrario, la uniformidad aumentó con el tiempo de mezclado. Este resultado sugiere que un tiempo de mezcla más largo es favorable para la dispersabilidad de la tinta. Cuando se combinan estos resultados, podemos suponer que el tiempo de mezcla induce los siguientes estados en los materiales conductores de la tinta, y que el tiempo de mezcla de 3 min o más produce una tinta comparativamente favorable.
Tiempo de mezcla de 0 a 1 min
Los materiales conductores se encuentran en un estado de aglomeración, lo que da como resultado caminos conductores cortos y gruesos.
Tiempo de mezcla de 3 a 5 min
Los materiales conductores se encuentran en un estado de dispersión, lo que da como resultado caminos conductores largos y delgados.
2. Diferencias en la cantidad de agente auxiliar conductor
Objetivo
Para verificar el efecto de agregar un agente auxiliar conductor como una forma de reducir la resistencia del electrodo
Para verificar la relación entre la impedancia del tinta y la resistencia del electrodo.
Condiciones de producción de purines.
- Relación de contenido sólido
Material activo: 18 g, Agente auxiliar conductor: 0,25 g, 0,5 g, 0,75 g, Aglutinante: 0,5 g
- Proceso de mezcla
Mezclar durante 9 min con una concentración de sólidos del 70 %
- Proceso de ajuste de viscosidad
Diluir con NMP hasta que la concentración de contenido sólido alcance el 50 %
Resultados de analisis
Observaciones
El Rratio aumentó y la DCR disminuyó cuando se incrementó la cantidad de agente auxiliar conductor. Estos cambios, que sugieren que la adición de un agente auxiliar conductor hace que se desarrollen redes de material conductor en la tinta, lo que reduce su resistencia general a la disminución, están en línea con la teoría subyacente al análisis de la tinta. Por el contrario, la uniformidad con 0,75 g de agente auxiliar fue menor que con 0,5 g. Podemos suponer que las redes de material conductor se formaron más fácilmente con los 0,75 g de agente auxiliar, pero esa dispersión fue insuficiente.
Formamos láminas de electrodos con estas lechadas y las analizamos con el Sistema de medición de resistencia de electrodos RM2610. Los resultados indicaron que tanto la resistencia de la capa compuesta como la resistencia de la interfaz disminuyeron a medida que aumentaba la cantidad de agente auxiliar conductor. Estos resultados sugieren que la conductividad electrónica de la tinta ha sido heredada por las características de resistencia de las láminas de electrodos, lo que indica un buen proceso de aplicación.
3. Relación entre la conductividad electrónica y la viscoelasticidad dinámica resultante de las diferencias en la cantidad de dispersante
(proporcionado por Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Objetivo
Para verificar el efecto de la cantidad de dispersante en una tinta usando tanto en términos de impedancia como de reología
Condiciones de producción de purines.
- Relación de contenido sólido
Material activo: 96 %, Agente auxiliar conductor: 2 %, Aglutinante: 2 %, Dispersante: 0,08 % a 0,16 % (4 % a 8 % de la cantidad de agente auxiliar conductor)
- Preparación de tinta de agentes auxiliares conductores
Preparación de una tinta de agente auxiliar conductor que contiene solo agente auxiliar de electrodo, dispersante y NMP
- Preparación de tinta de electrodos
Preparación de una tinta de electrodos mediante la adición de material activo y aglutinante
Resultados de analisis
Observaciones
- Adición de dispersante del 4% al 5% de la cantidad de agente auxiliar conductor
Rratio aumentó abruptamente y la diferencia entre G' y G'' disminuyó.
Estos resultados sugieren que la adición de dispersante elimina la aglomeración del agente auxiliar conductor y que las redes formadas del agente auxiliar conductor funcionan como rutas conductoras.
- Adición de dispersante del 5% al 8% de la cantidad de agente auxiliar conductor
Podemos suponer que agregar aún más dispersante aumentará la fluidez y mejorará las propiedades del recubrimiento debido al valor G'' favorable de la suspensión, mientras que la reducción en la relación R significa que las redes de agentes auxiliares conductores se volverán aún más delgadas, lo que provocará roturas.
