Les matériaux de cathode de batterie lithium-ion sont généralement pauvres en conductivité, donc dans l'utilisation d'agents conducteurs sont généralement requis pour augmenter la conductivité, les agents conducteurs communs comprennent les agents conducteurs de noir de carbone, les nanotubes de carbone, les fibres de carbone et les matériaux de graphite ardents actuels Si elles sont séparées de la structure, ces types d'agents conducteurs peuvent être divisés en trois catégories: 1) agents conducteurs de dimension zéro, tels que le noir de carbone; 2) agents conducteurs unidimensionnels, tels que les nanotubes de carbone et les fibres de carbone; Les agents, tels que les matériaux de graphène, ont chacun leurs propres propriétés uniques, tels que les matériaux de noir de carbone ont des avantages dans la conduction à courte distance, et l'agent conducteur de nanotubes de carbone a des avantages dans la conduction à longue distance.
Lorsque les batteries lithium-ion fonctionnent, nous pensons généralement qu'il existe deux liaisons qui limitent les performances de la batterie: 1) la conduction électronique 2) la transmission ionique, de nombreuses études ont des liens de conduction électroniques de surface sont les principaux liens entre la performance et la capacité des batteries lithium-ion. Plus d'agents conducteurs sont bénéfiques pour améliorer les propriétés électriques des batteries lithium-ion Samantha L. Morelly et d'autres de l'Université Drexel ont étudié la conduction ionique, la conduction à longue distance et la conduction à courte distance par différents processus d'homogénéisation. L'effet de la «conductivité à courte distance» de la batterie lithium-ion sur les performances de la vitesse est plus significatif pour les performances de la batterie lithium-ion.
Samantha L. expérience Morelly matériau NCM111 choisi comme objet de recherche, en utilisant du noir de carbone en tant qu'agent conducteur, PVDF en tant que liant, la formulation de la suspension est divisée en deux, on est à 95% de NCM, 2,5% de CB, 2,5 Pourcentage de PVDF, le second est de 94,5% de NCM, 3% de CB et 2,5% de PVDF Utilisez les deux processus suivants pour l'homogénéisation.Dans l'organigramme ci-dessous, nous pouvons voir que Samantha L. Morelly à l'aide de deux façons agent de noir de carbone conducteur du disjoncteur, on est ajouté en même temps que l'ensemble de la CB noir de carbone dans le matériau de PVDF colle NCM, l'une est la première partie du broyeur à billes ont été mélangées à sec NCM et CB, puis le reste CB de PVDF ajouté en même temps dans la colle, le rapport mélange sec de CB = 1-f (f = 0, 0,25, 0,5, 0,75 et 1), nous pensons que, généralement, par un procédé de broyage à billes, permet aux particules CB noir de carbone adsorbé NCM La surface, la formation de «noir de carbone fixe», alors que le carbone noir mélangé humide CB sera présent entre les particules de NCM, Samantha L. Morelly l'appelle «noir de carbone libre».
La figure qui suit est une photographie SEM d'un matériau NCM, la taille des particules peut être vu de la figure NCM est d'environ 10um, le panneau b est le contenu de CB 2,5%, f = 0 (par exemple un broyeur à billes mélangées à sec avec l'ensemble de la CB et NCM) des électrodes d'image, on peut voir un grand nombre CB ne soit pas adsorbé sur la surface des particules du NCM, mais une agglomération significative a eu lieu. c la figure est le contenu de CB 3%, f = image SEM de l'électrode de 0, de l'image, nous on peut le voir, la plupart des NCM CB sont adsorbés sur la surface des particules, des particules de moins agglomérées. ce résultat indique que, pendant le mélange à sec CB noir de carbone ne soit pas ajouté à l'ensemble de l'adsorption sur la surface des particules NCM de carbone fixé, à savoir on dit que le noir de carbone ci-dessus dans le rapport de mélange par voie humide ne sont pas tous f « consistant en noir de carbone », et on a mélangé en partie au sec pendant la particule non adsorbé sur la surface du noir de carbone est devenu le NCM » constitué par le noir de carbone", pour la caractérisation de la suspension « constitué de noir de carbone » échelle réelle, Samantha L. Morelly différentes propriétés rhéologiques de la suspension ont été étudiés, et le nombre de suspension « constitué par le noir de carbone » dans cette description.
Le noir de carbone CB est une nanoparticule, la densité est relativement petite et les particules NCM sont relativement grandes et la densité est relativement élevée.Par conséquent, la quantité de 'noir de carbone libre' dans la suspension affectera significativement les propriétés rhéologiques du système de suspension et nous pouvons également passer la suspension. Les propriétés rhéologiques du coulis déduisent la quantité de «noir de carbone libre» dans le coulis: d'après la figure a (teneur en noir de carbone de 2,5%), on peut voir que f = 1 (tout le noir de carbone est humide). La suspension ajoutée pendant le processus de mélange a le module d'élasticité et le module visqueux le plus élevé et est presque indépendante du taux de cisaillement Le module d'élasticité G 'est toujours supérieur à G' ', indiquant que la suspension présente un L'état du gel gélifié: lorsque f diminue de 1 à 0,75 et 0,5, le module de la suspension chute de manière significative: à f = 0,25, le module de la suspension diminue davantage et nous suivons la courbe. On peut voir qu'il n'y a pas de relation significative entre le module d'élasticité G 'et la fréquence, mais le module visqueux G' 'augmente avec la fréquence, et à la fréquence de 10-100 G' et G '' sont superposés Ce phénomène indique que la suspension présente un état de gel faible, et les propriétés rhéologiques de la suspension à f = 0 sont presque égales à celles de f = 0,25. De la même manière, il montre que le broyage à boulets et le mélange à sec ne font pas que toutes les CB sont adsorbées à la surface des particules NCM.
D'après la figure b ci-dessous, nous pouvons observer que la bouillie contenant 3,0% en poids de CB a des caractéristiques similaires, mais nous avons également trouvé que f = 0, la suspension à 3% de CB présente un module inférieur. Les observations sont cohérentes, indiquant que la quantité de «noir de carbone libre» dans la suspension après le broyage à sec avec 3% de CB est inférieure.
D'après les résultats ci-dessus, Samantha L. Morelly différentes valeurs de module d'élasticité en suspension f à une fréquence de 1 rad / s pour faire un graphique, comme illustré ci-dessous, selon le module de la suspension La suspension a été divisée Samantha L.Morelly Pour deux zones: une zone de gel forte et une zone de gel faible, on peut voir sur la figure que la quantité de 'noir de carbone libre' a un effet significatif sur le module de la boue, 3% La quantité est significativement plus élevée que la pâte CB à 2,5%, mais lorsque f = 0,5, le collage des deux pâtes est le même, indiquant que la quantité de «noir de carbone libre» dans la pâte est la même, lorsque f est a diminué à 0,25% après 3 module de la suspension à la même CB moins de 2,5% de la suspension mélangée par broyage à boulets à sec la description, CB 3% du nombre de suspension « constitué par le noir de carbone » soit inférieure à 2,5% Noir de carbone.
La figure ci-dessous montre la performance en débit des boues préparées avec différents processus d'homogénéisation: lorsque la quantité de noir de carbone ajoutée est de 2,5%, on constate que la performance avec f = 0 est la pire et la performance avec f = 0,25 est la meilleure. Lorsque la quantité d'addition de noir est de 3%, les électrodes avec f = 0 et f = 0,25 présentent les meilleures performances, tandis que la perte de capacité des matériaux NCM avec une teneur en CB de 3% à fort grossissement est également significativement inférieure à 2,5. % de suspension.
Pour analyser les facteurs qui influent sur les caractéristiques de taux électrode NCM, SamanthaL. Morelly teneur de 2,5% conductivité de l'électrode de CB ont été testés et les résultats indiqués ci-dessous peut être vu f = électrode de conductivité la plus élevée à partir de. La figure 1, f = 0 Et 0,25 conductivité de l'électrode est faible, c'est principalement parce que f = 1, lorsque tout le carbone noir CB dans le processus de mélange humide pour former une structure de «conduction à longue portée», augmenter la conductivité de l'électrode, ce point a également les résultats de SEM ont confirmé que, si f = 0 et 0,25 Etant donné que la majeure partie du carbone des particules de noir sont adsorbés sur la surface de la MR dans le broyage du procédé de mélange à sec, ce qui entraîne « constitué par le noir de carbone » est trop petit, de sorte que « longue conductivité gamme » Mauvaise performance, résultant en une conductivité inférieure.
On peut voir à partir des résultats d'analyse ci-dessus, les caractéristiques de taux d'influence de la batterie au lithium-ion ne sont pas considérés généralement de nos processus « de diffusion », est plus affectée par la conductivité électronique, par exemple, l'étude Samantha L. Morelly trouvé, caractéristiques de vitesse de la suspension à 3% la teneur en CB dans l'électrode doivent être nettement meilleure que 2,5% de teneur en CB, en fonction des liens « de transport d'ions » à être lié par la théorie, l'agent plus conducteur d'électrode désigne un chemin de diffusion plus tortueux de Li +, il permettra de réduire le taux de performance de l'électrode. en second lieu, Samantha travail L.Morelly a également révélé « court conducteur » capacité taux d'impact batterie lithium-ion, les études montrent que par CB broyage à boulets adsorbé former une meilleure « courte de la surface des particules NCM « performance de débit du réseau peut être améliorée de manière significative électrode, » « importance des caractéristiques de taux d'électrodes encore plus élevées que celles de » courte conductrice conductrice conductivité à longue portée.
