应用案例:
本案例分别对锂电池浆料中碳粉和碳浆料进行了测量分析,并进行对比。
这就需要粒度仪具备以下特质:干湿法一体、生产过程中实时动态显示数据,可同时用于原料、成品检验。
测试需求:
材料结构制约着材料的性能。锂电池浆料的均匀性、粒度大小以及均一性均制约着锂电池性能,如锂电池的容量及充放电速率。基于此,通过测试锂电池浆料的粒度可分析其结构,从而优化锂电池浆料生产过程,进一步为锂电池性能的提升提供优化解决方案。
目前存在问题:
1、碳材料作为锂电池浆料中的导电物质,在锂电池中制约着锂电池的导电能力。而碳粉一般为石墨、碳纳米管、石墨烯等纳米材料,具有极大的比表面积,因而极易发生团聚现象。
2、碳粉和有机溶剂等经搅拌作用混合后,其粒径大小及均匀性要求。
TRILOS粒度仪优点:
TRILOS粒度仪具有体积小、无需样品前处理、干湿法一体、生产过程中实时动态显示数据,适用于前中后检测过程、测量结果准确可靠、简单易用等优点。
测试过程:
A :碳粉测试(干法)
将传感器直接插入3个装有不同粒径碳粉的容器中(包括团聚体)
B:锂电池浆料测试(湿法)
向碳粉一个样品中加入有机溶剂,并使用分散搅拌机处理,如图1所示。插入粒度仪观察浆料随时间以及不同转速下的分散过程。
图1 分散搅拌机用于锂电池浆料分散。首先采用低转速300rpm,随后转速升高为2000rpm,研究颗粒粒径在不同转速和不同时间下的波动情况。
测试结果
A:粉末测试
分别研究了三种不同碳粉样品的颗粒粒径,下表为三种样品的D25,D50和D75结果。
具体结果如下。
A.1.——测试1
图2 测试捕获信号图
图3 粒径分布直方图
图2中可以看出,A.1.样品具有很明显的团聚现象。图3粒径直方图可证明了大颗粒的存在。
A.2.——测试2
图4
图5
A.2.样品也具有团聚现象,但团聚颗粒明显小于样品A.1.。图5直方图颗粒粒径分布明显小于A.1.样品颗粒分布(图3),证明了表1所示数据。
A.3.——测试3
图6
图7
A.3.样品结果图跟A.1.样品类似。图6图7都表明大颗粒的存在。
B 浆料测试
B.1.——测试4
向碳粉中加入有机溶剂,搅拌得到混合均匀的碳浆料。测试在无搅拌条件下进行。
从图8中可看出,相对于A中3个样品(粉末),B.1.样品团聚较少。
图9中,浆料经搅拌后颗粒粒径分布明显向左偏移,粒径变小。
8
9 粉末加入溶剂后经搅拌后粒径分布
B.2.——测试5
向A.2.样品中加入有机溶剂,在300rpm转速下搅拌40min混合均匀。图10 和图11是浆料分别在搅拌混合前后的颗粒粒径分布变化图,从图中很明显看出,在搅拌作用下颗粒粒径变小。例如,相比于13:51时,在14:31时颗粒粒径分布(PSD)向左偏移,说明粒径变小。
图10
图11 浆料搅拌前后进行对比
B.3.——测试6
在不同转速条件下分别对样品进行PSD测试。
1.300rpm开始 2.300rpm结束
3.2000rpm转速下1min 4.2000rpm转速下2min
5.2000rpm转速下3min 6.2000rpm转速下8min
图12
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