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TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)在鋰電池用石墨烯導(dǎo)電漿料的應(yīng)用
人和科儀 2025/06/09 | 閱讀:156
產(chǎn)品配置單: 方案詳情:
隨著汽車(chē)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池需求量的高速增長(zhǎng),我國(guó)鋰電子電池產(chǎn)業(yè)將在新的起點(diǎn)上引來(lái)發(fā)展機(jī)遇。其中鋰電子電池正極材料為三元材料、磷酸鐵鋰和鈷酸鋰等,但因其電導(dǎo)率較低,為減少鋰電子電池的極化內(nèi)阻,需要輔助添加導(dǎo)電劑構(gòu)建電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),增加電子傳導(dǎo)速率,確保電子能夠和鋰離子同時(shí)到達(dá)活性物質(zhì)表面從而參與電化學(xué)反應(yīng),實(shí)現(xiàn)正極活性物質(zhì)性能的良好發(fā)揮。 鋰電池中的導(dǎo)電劑通常是炭黑、石墨烯、碳納米管等導(dǎo)電碳材料,其中石墨烯導(dǎo)電材料的制備方法中,液相物理法剝離方式以低成本且保留高導(dǎo)電性的特點(diǎn)應(yīng)用較為廣泛。但液相剝離方式目前以大片徑膨脹石墨為原材料,導(dǎo)致最終獲取的導(dǎo)電漿料的石墨烯片徑較大,其漿料穩(wěn)定性較差,長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后容易沉降。如果增加分散劑含量,增加導(dǎo)電碳材料間的空間位阻,以減少其凝聚,但分散劑比例增加勢(shì)必會(huì)增加成本,且分散劑本身最終殘留電池極片中,可能與電解液兼容性差,且在高溫或者較高電壓平臺(tái)下分解導(dǎo)致電池性能失效。 圖1 所以,可嘗試從分散工藝入手,選擇合適的分散方法,來(lái)獲得具有較好分散穩(wěn)定性的石墨烯導(dǎo)電漿料。我們提供一種具有較好分散穩(wěn)定性和流動(dòng)性的漿料制備方法,即采用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)對(duì)石墨烯導(dǎo)電漿料進(jìn)行均勻細(xì)化處理,較大或團(tuán)聚的顆粒得以分散,從而提高漿料的穩(wěn)定性。 1. TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)介紹: TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)采用高壓噴射原理,能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的剪切力,碰撞力,氣穴力,從而將大量能量集中作用于物料,使物料的成分以完全的均質(zhì)的狀態(tài)存在,能夠大幅提升效率。通過(guò)調(diào)控均質(zhì)機(jī)來(lái)達(dá)到理想的粒徑分布效果,且不會(huì)產(chǎn)生金屬材料污染,可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研發(fā)到大生產(chǎn)的線(xiàn)形放大,為高價(jià)值材料提供可靠的技術(shù)方案。 TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)不堵不漏,采用10寸工業(yè)觸控屏,可實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力曲線(xiàn)圖,最高壓力可達(dá)4000bar。
圖2 均質(zhì)機(jī)原理圖 圖3 各型號(hào)的TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī) 2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1) 采用氣流粉碎機(jī)對(duì)膨脹石墨烯微片粉體進(jìn)行粉粹處理得D50為10土2μm, D99 < 100μm; 2) 取步驟1)得到的2kg石墨烯以及8kg碳納米管加入到預(yù)先溶解有0.25kg聚偏二氟乙烯、0.25kg聚乙烯醇縮醛樹(shù)脂、0.5kg氫化丁晴橡膠的磷酸三乙酯中,磷酸三乙酯的重量為88.5kg,后加入總量為0.5kg的pH調(diào)節(jié)劑,然后用球磨裝置進(jìn)行初步剝離處理; 3) 采用球磨裝置進(jìn)行第二次剝離分散處理,粒徑達(dá)到D50<15μm,D99<50μm; 4) 采用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)進(jìn)行第三次剝離分散處理,粒徑達(dá)到D50<l0μm,D99<30μm; 5) 經(jīng)過(guò)除磁處理后得到石墨烯導(dǎo)電漿料。 3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表1 導(dǎo)電漿料物理性能檢測(cè)結(jié)果表
將導(dǎo)電漿料使用刮刀均勻涂覆到聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜上,并置于鼓風(fēng)烘箱中烘干獲得極片,使用拉曼光譜儀測(cè)試極片的G峰、D峰的峰面積或峰強(qiáng)度比值,即為GD比值(0.99),GD比值越大說(shuō)明石墨化程度越好,材料性能越佳。 將導(dǎo)電漿料用在正極體系中來(lái)評(píng)估其導(dǎo)電性能。以在磷酸鐵鋰(LFP)體系為例,以PVDF(聚偏二氟乙烯)為粘結(jié)劑,以質(zhì)量百分含量計(jì),則LFP含量為96%、導(dǎo)電漿料含量為1%、PVDF的含量為3 %,正極合漿的固含量按照粘度需求控制在50-60%,合漿完成后均勻涂覆到PET膜上,然后使用四探針測(cè)試儀測(cè)試極片電阻率。同時(shí)將導(dǎo)電漿料稀釋后制樣于碳支持膜上,以高倍率透射電鏡進(jìn)行石墨烯片層拍攝,統(tǒng)計(jì)片層值,檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表中的測(cè)試結(jié)果看,用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)可有效地提高石墨烯導(dǎo)電漿料的分散穩(wěn)定性,和鋰電池極片的導(dǎo)電性能。 表2 導(dǎo)電漿料極片體電阻率和片層檢測(cè)結(jié)果表
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