Обычно катодные материалы с литиево-ионной батареей плохо работают в электропроводности, поэтому, как правило, для повышения электропроводности обычно используются проводящие вещества, общие проводящие вещества включают проводящие вещества сажи, углеродные нанотрубки, углеродные волокна и текущие пламенные графитовые материалы , если они разделены на структуру, эти типы проводящих агентов можно разделить на три категории: 1) нулевые мерные проводящие агенты, такие как сажа, 2) одномерные проводящие агенты, такие как углеродные нанотрубки и углеродные волокна; 3) двумерные проводящие Агенты, такие как графеновые материалы, имеют свои уникальные свойства, такие как материалы из сажи, имеют преимущества в короткодействующей проводимости, а проводящий агент с углеродными нанотрубками обладает преимуществами в дальнодействующей проводимости.
В случае использования литий-ионных батарей мы обычно думаем, что могут быть две линии, которые ограничивают скорость работы батареи: 1) электронная проводимость; 2) ионная передача; во многих исследованиях поверхностные электронные проводящие звенья являются ключевыми связями, которые влияют на скорость и емкость литиево-ионных батарей. Более проводящие агенты полезны для улучшения электрических свойств литий-ионных батарей. Саманта Л. Морелли и другие из Университета Дрекселя изучали ионную проводимость, дальнюю проводимость и короткодействующую проводимость через различные процессы гомогенизации. Эффект «короткодействующей проводимости» литиево-ионной батареи на скорость работы более значителен для производительности литий-ионных батарей.
В эксперименте Саманта Л. Морелли выбрала материал NCM111 в качестве объекта исследования. В качестве проводящего агента использовали углеродную сажу, а в качестве связующего использовали PVDF. Состав суспензии был разделен на два типа: один - 95% NCM, а другой - 2,5% CB. % PVDF, второй - 94,5% от NCM, 3% от CB и 2,5% PVDF. Используйте следующие два процесса для гомогенизации. Из приведенной ниже последовательности мы видим, что Саманта Л. Морелли Проводящий агент углеродной сажи CB добавляется двумя способами: один из всех углеродной сажи CB добавляется в клей PVDF вместе с материалом NCM, а другой - это то, что сначала шаровая мельница используется для сушки смешанной части CB и NCM, а затем оставшаяся CBs добавляются вместе в раствор PVDF. Отношение сухих смешанных CBs = 1-f (f = 0, 0,25, 0,5, 0,75 и 1). Как правило, мы считаем, что CB может адсорбироваться на частицах NCM посредством процесса измельчения шарика. Поверхность, образование «фиксированной сажи», в то время как влажная смешанная углеродная сажа CB будет присутствовать между частицами NCM, Саманта Л. Морелли называет это «свободной сажей».
На приведенном ниже рисунке ЭСМ фотографи из материала NCM, размер частиц может быть видно из фиг NCM составляет около 10um, панель B является содержание CB 2,5%, F = 0 (т.е. в шаровой мельнице смешивают в сухом виде со всеми CB и NCM) рисунок электроды, мы можем видеть многие СВ не адсорбируются на поверхности частиц ССМА, но значительные агломерации произошли. фиг с является содержанием CB 3%, F = SEM изображения электрода 0, от картины мы можно видеть, большая часть NCM CB адсорбируются на поверхности частиц, меньше агломерированных частиц. этот результат указывает на то, что, во время сухого смешивания CB сажи не добавляется ко всем адсорбции на поверхности частиц НКМ фиксированной углерода, т.е. мы говорим, что выше углеродная сажа в соотношении мокрого процесса смешивания не все из F «состоящие из углеродной сажи», и частично смешивает в сухом виде в течение частицы не адсорбируется на поверхностях углеродной сажи стала ССМ», состоящий из сажи", для характеристика суспензии «состоящие из углеродной сажи» истинного масштаба, были изучены Саманта Л. Морелл различные реологические свойства суспензии, а количество суспензии «состоящее из углеродной сажи» в этой характеристике.
CB сажи наночастицы, плотность относительно мала, и НКМ относительно крупные частицы, плотность относительно высока, так что количество суспензии «состоящей из углеродной сажи» будет существенно влиять на реологические свойства системы суспензии, мы можем также вставить реологические свойства обратного числа, полученного «состоящей из углеродной сажи» суспензии. (содержание сажи 2,5%) мы можем видеть из рисунка а, когда F = 1 (то есть, все из углеродной сажи являются влажными был добавлен во время смешивания) суспензии, имеющей максимальный модуль упругости и модуль вязкости, и почти не отношения с скорости сдвига, модуль упругости G «всегда больше, чем G»», который указывает, что на этот раз суспензия обладает Состояние гелеобразного геля. При уменьшении f от 1 до 0,75 и 0,5 модуль суспензии значительно падает. При f = 0,25 модуль суспензии падает еще дальше и мы следуем кривой. можно найти в «каких-либо существенных отношений между частотой, но модуль вязкости G» представляет собой модуль упругости G «но увеличивается с увеличением частоты, частота от 10 до 100, когда G» и G «» появляются накладываются Это явление указывает на то, что суспензия проявляет слабое гелевое состояние. При f = 0 реологические свойства суспензии почти совпадают, что при f = 0,25. Точно так же он показывает, что шаровое фрезерование и сухое смешивание не делают все адсорбирование CB на поверхности частиц NCM.
Из рисунка можно наблюдать б содержание СВ 3.0wt% суспензии, имеющие аналогичные свойства, но мы также обнаружили, что, когда F = 0, содержание 3WT% CB суспензии имеет более низкий модуль упругости, с помощью которого выше SEM Наблюдения последовательны, что указывает на то, что количество «свободной сажи» в суспензии после сухого измельчения с 3% CB меньше.
Исходя из вышеприведенных результатов исследования, Саманта Л. Морелли описывает модуль суспензии с разными значениями f с частотой 1 рад / с, как показано на рисунке ниже. Согласно модулю суспензии Саманта Л. Морелли разделила суспензию. Для двух зон: одна - сильная гель-зона, а одна - слабая зона геля. Из рисунка видно, что количество «свободной сажи» оказывает значительное влияние на модуль суспензии, 3% -ную суспензионную модель CB Это количество значительно выше, чем 2,5% CB-пасты, но когда f = 0,5, размер двух паст одинаковый, что указывает на то, что количество «свободной сажи» в пасте одинаково, когда f дополнительно После уменьшения до 0,25 модуль суспензии 3% СВ даже ниже 2,5% суспензии, что указывает на то, что при шаровой мельнице количество «свободной сажи» в суспензии 3% СВ составляет менее 2,5% Углеродная сажа.
На приведенном ниже рисунке показана скорость работы суспензий, полученных с различными процессами гомогенизации. Когда количество добавленной сажи составляет 2,5%, мы можем видеть, что производительность с f = 0 является наихудшей, а производительность с f = 0,25 является лучшей. Когда добавочное количество черного составляет 3%, электроды с f = 0 и f = 0,25 демонстрируют наилучшую производительность, а потери мощности материалов NCM с 3% содержанием CB при высоком увеличении также значительно меньше 2,5. % суспензии.
Для анализа факторов, влияющих на скоростные характеристики электродов NCM, Саманта Л. Морелли провела электропроводность на электроде с содержанием CB% 2,5%. Результаты показаны на рисунке ниже. Из рисунка видно, что электрод с f = 1 имеет наибольшую проводимость, f = 0 И 0,25 электропроводность электрода низкая, это связано главным образом с тем, что f = 1, когда все углеродная сажа CB в процессе влажного смешивания с образованием структуры «длинной проводимости» увеличивают проводимость электрода, этот пункт также получил Подтверждение результатов SEM, но f = 0 и 0,25, поскольку большая часть сажи адсорбируется на поверхности частиц NCM во время шарового фрезерования и сухого смешивания, что приводит к слишком мало «свободной сажи» и, следовательно, к «дальнодействующей проводимости», Низкая производительность, что приводит к снижению проводимости.
Из приведенных выше результатов анализа нетрудно видеть, что влияние ионно-литиевой батареи на характеристики скорости не является тем, что мы обычно считаем «процессом диффузии ионов», но на большее влияние оказывает электронная проводимость. Например, исследование Саманты Л. Морелли показало, что Характеристики скорости суспензии с содержанием CB 3% значительно лучше, чем у электрода с содержанием CB% 2,5%. Согласно теории «ионного транспорта» в качестве предельной части более проводящий агент означает более извилистый диффузионный канал Li + в электроде. Вместо этого, это снизит скорость работы электрода. Во-вторых, работа Саманты Л. Морелли также показывает влияние «короткодействующей проводимости» на скорость работы литиево-ионных батарей. Исследования показали, что ЦБ адсорбируется на поверхности частиц NCM, чтобы сформировать лучший «короткий диапазон» путем шарового фрезерования. Проводящие 'сети могут значительно увеличить скорость работы электродов, а «короткодействующая проводимость» еще более важна для характеристик скорости электрода, чем «дальнодействующая проводимость».
