Os materiais do cátodo da bateria de iões de lítio são geralmente pobres em condutividade, pelo que no uso de agentes condutores é geralmente necessário aumentar a condutividade, os agentes condutores comuns incluem agentes condutores de negro de fumo, nanotubos de carbono, fibra de carbono e materiais de grafite mais impetuosos , se divididos da estrutura, esses tipos de agentes condutores podem ser divididos em três categorias: 1) agentes condutores nulo-dimensionais, como o negro de fumo, 2) agentes condutores unidimensionais, como nanotubos de carbono e fibras de carbono, 3) condutores bidimensionais Agentes, tais como materiais de grafeno, cada um tem suas próprias propriedades únicas, como materiais de negro de fumo têm vantagens na condução de curto alcance, e o agente condutor de nanotubos de carbono tem vantagens na condução de longo alcance.
Quando as baterias de íons de lítio funcionam, geralmente pensamos que pode haver dois links que limitam o desempenho da taxa de bateria: 1) condução eletrônica, 2) transmissão de íons, muitos estudos têm links de condução eletrônica de superfície são os principais elos que afetam o desempenho taxa e capacidade de baterias de íon de lítio. Agentes mais condutores são benéficos para melhorar as propriedades elétricas das baterias de íons de lítio Samantha L. Morelly e outros da Universidade de Drexel estudaram a condução iônica, condução de longo alcance e condução de curto alcance através de diferentes processos de homogeneização. O efeito da "condutividade de curto alcance" da bateria de íons de lítio no desempenho da taxa é mais significativo para o desempenho da taxa da bateria de íons de lítio.
experimento Samantha L. Morelly material de NCM111 escolhido como o objecto de estudo, usando negro de carbono como um agente condutor, como um ligante de PVDF, a formulação de pasta é dividido em dois, um é de 95% de NCM, 2,5% de CB, 2,5 % de PVDF, o segundo é 94,5% de NCM, 3% de CB e 2,5% de PVDF.Use os dois processos a seguir para homogeneização.A partir do fluxograma abaixo podemos ver que Samantha L. Morelly usando duas maneiras CB carbono agente condutor preto, um é adicionado em conjunto com todo o CB negro de fumo no material de PVDF NCM cola; um é a primeira porção do moinho de esferas foram misturadas a seco NCM e CB, e, em seguida, a restante CB de PVDF adicionados em conjunto em que a cola, a raz de mistura seca de CB = 1-f (f = 0, 0,25, 0,5, 0,75 e 1), acreditamos que, geralmente, por um processo de moagem com bolas, permite que o CB negro de carbono adsorvido partículas NCM A superfície, a formação de "negro de carbono fixo", enquanto o CB de negro de fumo misturado molhado estará presente entre as partículas NCM, Samantha L. Morelly chamam de "negro de fumo livre".
A figura seguinte é uma fotografia SEM de um material NCM, o tamanho de partícula pode ser visto a partir da FIG NCM é de cerca de 10um, painel b é o conteúdo de CB 2,5%, f = 0 (isto é bola de moagem a seco misturado com todo o CB e NCM) eléctrodos de imagens, podemos ver muitos CB não é adsorvida na superfície da partícula a NCM, mas aglomeração significativa ocorreu. a FIG C é o teor de CB 3%, f = imagem SEM do eléctrodo de 0, a partir da imagem de nós pode ser visto, a maior parte do NCM CB são adsorvidos na superfície das partículas, as partículas menos aglomeradas. este resultado indica que, durante o CB mistura a seco de negro de fumo não é adicionado a todos da adsorção na superfície da partícula NCM fixo de carbono, isto é, dizemos que o negro de fumo acima, na proporção de mistura processo por via húmida não todos f 'consistindo de negro de fumo", e, em parte, misturados a seco durante a partícula não adsorvido na superfície do negro de carbono tornou-se a NCM' consistindo de negro de fumo", para Caracterizando a verdadeira proporção de 'negro de fumo livre' na lama, Samantha L. Morelly estudou as propriedades reológicas de diferentes lamas e caracterizou a quantidade de 'negro de fumo livre' na lama.
CB carbono nanopartículas pretas, a densidade é relativamente pequeno, e NCM partículas relativamente grandes, a densidade é relativamente elevada, de modo que a quantidade de pasta de 'consistindo de negro de fumo' iria afectar significativamente as propriedades reológicas do sistema de suspensão, também é possível colar as propriedades reológicas de um número inversa derivada 'consistindo de negro de fumo' lama. (teor de negro de carbono de 2,5%) que pode ver a partir da figura um, quando f = 1 (isto é, todos os negros de carbono são molhado foi adicionado durante a mistura) de uma pasta aquosa tendo um módulo máximo elástico e o módulo viscoso, e quase nenhuma relação com a velocidade de corte, o módulo elástico G 'é sempre superior a G'', o que indica que este tempo a lama exibe um estado de gel cola espécies. como f é reduzida 1-0,75 e 0,5, o módulo da suspensão há uma diminuição clara na f = 0,25, o módulo da lama houve uma queda adicional, a partir da curva pode ser encontrada em 'qualquer relação significativa entre a frequência, mas o módulo viscoso G' é o módulo de elasticidade G 'mas aumenta à medida que a frequência aumenta, a frequência de 10 a 100 quando o G' e G '' superpostas fenómeno, o qual exibe um estado que indica que é uma suspensão de um gel fraco, as propriedades reológicas quando f = 0 e f = a fase de pasta é quase 0,25 A mesma, indicando que a bola não seca CB misturado adsorvido na superfície de todas as partículas da NCM.
A partir da figura pode-se observar o conteúdo CB b de 3.0wt% pasta aquosa tendo propriedades semelhantes, mas também descobrimos que quando f = 0, o teor de 3% em peso lama CB tem um módulo de elasticidade inferior, sendo que o acima SEM é consistente com a observada, indicando o número de 'livre de negro de fumo' menos quando alguma da lama 3% CB misturados a seco num moinho de bolas.
De acordo com os resultados acima, Samantha L. Morelly diferentes valores de módulo de lama f, com uma frequência de 1rad / s para fazer um gráfico, como mostrado abaixo, de acordo com o módulo da suspensão A suspensão foi dividida Samantha L.Morelly por duas secções: uma região de gel forte, uma região é gel de fraco pode ser visto a partir do número da figura 'consistindo de negro de fumo "que tem um impacto significativo sobre o módulo da lama, o modo de lama CB 3%. A quantidade é significativamente maior do que a pasta de 2,5% CB, mas quando f = 0,5, o tamanho das duas pastas é o mesmo, indicando que a quantidade de 'negro de fumo livre' na pasta é a mesma, quando f é mais diminuiu para 0,25 após 3% módulo da lama para o CB mesmo menos do que 2,5% de pasta misturada por moagem de bola descrição seco, CB 3% do número de lama 'que consiste em negro de fumo' para ser menos do que 2,5% de Negro de carbono.
A figura seguinte mostra o desempenho de diferentes taxas de homogeneizados usando preparados a partir do processo em suspensão, quando a quantidade adicionada de 2,5% de negro de carbono, pode-se ver que o pior desempenho de f = 0, f = 0,25 melhor desempenho. Quando o carvão Quando a quantidade de adição de preto é de 3%, os eletrodos com f = 0 ef = 0,25 apresentam o melhor desempenho, enquanto a perda de capacidade de materiais NCM com 3% de conteúdo de CB em alta ampliação também é significativamente menor que 2,5. % de lama.
Para analisar os factores que afectam a taxa de características eléctrodo NCM, SamanthaL. Morelly teor de 2,5% de condutividade eléctrodo CB foram testados e os resultados apresentados a seguir pode ser visto f = mais alto do eléctrodo de condutividade a partir da Fig. 1, f = 0 E 0,25 condutividade eletrodo é baixa, isso é principalmente porque f = 1, quando todo o negro de fumo CB no processo de mistura úmida para formar uma estrutura de 'condução de longo alcance', aumentar a condutividade do eletrodo, este ponto também tem os resultados de MEV confirmado que, enquanto que f = 0 e 0,25 Uma vez que a maior parte do carbono partículas negras são adsorvidos sobre a superfície do NCM na moagem do processo de mistura a seco, resultando em 'que consiste em negro de carbono' é demasiado pequena, de modo 'a condutividade de longo alcance' Baixo desempenho, resultando em menor condutividade.
Podemos ver a partir dos resultados da análise acima, as características da taxa de influência da bateria de iões de lítio não é geralmente considerado nossos processos de 'difusão', é mais afectado pela condutividade de electrões, por exemplo, o estudo Samantha L. Morelly encontrado, as características da velocidade da suspensão conteúdo CB 3% no eléctrodo deve ser significativamente melhor do que o conteúdo CB 2,5%, de acordo com as ligações 'de transporte de iões' para ser limitado pela teoria, o agente de condução de eléctrodo mais significa um caminho de difusão mais tortuoso de Li +, que irá reduzir a taxa de desempenho do eléctrodo. em segundo lugar, Samantha L.Morelly trabalho também revelou a capacidade da bateria 'condutivo curto' de iões de lítio taxa de impacto, os estudos mostram que por CB moagem bola adsorvido formar um 'curto melhor da superfície das partículas de NCM As redes condutoras podem aumentar significativamente a capacidade de taxa dos eletrodos, e a 'condutividade de curto alcance' é ainda mais importante nas características da taxa do eletrodo do que a 'condutividade de longo alcance'.
