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鋰電池導電漿料的分散性表征研究
發布時間:2024/6/27   點擊:1375

關鍵詞:分散J均質穩定性

概述:炭黑顆粒和碳納米管粉體的顆粒比表面積大,很容易在漿料中形成團聚,因此,導電漿料的分散性就成為評價漿料性能的重要指標。常規的BET方法只能給出干粉的比表面積值,而無法用于直接評價漿料中的顆粒分散性。為了解決這些難題,我們發展了一種新的漿料分散性表征技術……


隨著新能源汽車的不斷發展,電動車滲透率逐漸提高,消費者對于電動車的續航能力、充電時效等重要性能指標有著更高的要求。進一步提高電池能量密度、提升電池充電速率成為各新能源車企未來持續發力的方向。2022 年,國內動力鋰電池市場仍以常規類導電劑(炭黑)為主,而碳納米管導電劑的占比約為 24%。隨著近年來碳納米管導電劑的產能不斷提升,加之頭部企業導入驗證新型導電劑的進度加快,碳納米管導電劑憑借持續提高的性價比優勢,在動力電池領域的滲透率在不斷提升。

導電漿料是將導電劑顆粒均勻分散于溶劑中所形成的顆粒懸浮液,導電炭黑和碳納米管是兩種常用的導電劑,在鋰電池行業中的應用最為普遍。然而,炭黑顆粒和碳納米管粉體的顆粒比表面積大,很容易在漿料中形成團聚,因此,導電漿料的分散性就成為評價漿料性能的重要指標。常規的BET方法只能給出干粉的比表面積值,而無法用于直接評價漿料中的顆粒分散性。激光粒度法的測試則需要首先對漿料稀釋幾百甚至上千倍,而這會顯著地改變漿料的原始狀態,原本團聚的顆粒在稀釋后可能會分散得很好,因此,用激光粒度法也無法準確地評價出導電漿料的分散性好壞。

為了解決這些難題,我們發展了一種新的漿料分散性表征技術:核磁共振法。它通過測試漿料中溶劑的核磁信號,計算出溶劑的弛豫時間或弛豫譜,用來研究顆粒在漿料中的潤濕性及分散性。核磁共振法具有非侵入性、對漿料濃度及顏色都不敏感、測量快、精度高、重復性好等優點,可以直接測量未經稀釋的漿料。我們以導電漿料(導電炭黑和碳納米管)為研究對象,利用核磁共振技術為工具,通過測量導電漿料的弛豫時間和弛豫譜,來定量地評價不同分散程度的導電漿料,揭示出炭黑顆粒和碳納米管材料的重大差異,為導電漿料的檢測和評價提供一種準確、快速、便捷的新方法。

1 實驗部分:

1.1 材料與設備

三種導電炭黑顆粒,比表面積為62~67m2/g;三種碳納米管粉體,比表面積在90~260m2/g之間;NMP溶劑;PVDF粘接劑;磁力攪拌分散設備JEIO TECH TM-18Q;分散均質分析測試儀LISICO LS-1(圖1)。

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1 LISICO 分散均質分析測試儀

1.2 漿料制備:

首先,制備1%濃度的PVDF溶液,將稱好的PVDF粉末加入到盛有NMP溶劑的試劑瓶中,再將試劑瓶放到磁力攪拌器上充分攪拌(40℃下攪拌4小時,轉速1000rpm),待PVDF粉末溶解于NMP溶劑后,得到PVDF溶液。

然后,……(下載看全文)


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