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颗粒粒形对电池电镀膜的影响

发布时间:2019-10-10 阅读:116

    为了获得更高的质量、更优越的性能,并改善小颗粒材料处理过程的复杂性,颗粒优化的zui新技术已经着眼于粒度粒形以及更传统的粒径分布。
    由粒径大约几个微米的小颗粒构成的镀膜以及多孔材料常被用于磁性材料、药品、化学片剂以及陶瓷制品中,特别是针对电池电镀膜的颗粒特性的优化调整已经越来越重要。例如目前已经在进行研究的,通过改变颗粒的形状来调整镀膜的孔结构,以优化电解质渗透性与渗出性,从而提高电池的二次充放电性能。本文阐述了颗粒形状的调整对镀膜的影响,并介绍了分析石墨粒形的相关仪器。
    分析方法和结果
    样品制备
    很多颗粒干式处理设备都可以使用。本文使用的是间歇式操作旋转力和剪切力调整粒形的机制,结合一个高速的分散器和搅拌器。
    粒径和粒形的分析
    可进行颗粒形状和粒度大小等常规表征分析。样品被分散在液体中,并导入仪器,该仪器不需要使用鞘流液即可确保所有颗粒定向流动和准确计数。样品颗粒在短波长可见光照射下,被垂直于样品流的高分辨相机捕捉成像。每个颗粒的粒径以及形状参数都可以从其轮廓坐标中计算出来。
    等效圆直径(当量直径)以及圆形度的散点图,显示了经过高速分散处理的石墨颗粒以及未经处理的石墨颗粒的分析结果的差异。表示的是粒径大于3 μm的颗粒百分比,以及在zui终结果中排除粒径小于3μm的颗粒后的平均粒径和平均圆度。
    从表中可以看到两个样品的不同:相较于经过高速分散处理后的样品,未经处理的样品中所含大于3μm颗粒百分比更高,而其圆形度更低。结果表明,样品经过高速分散处理后,可减少非球性团聚颗粒的数量。因此除去粒度粒径分析之外,颗粒粒形的分析能更好的评估颗粒对镀膜的影响。
    在SEM下,石墨原料一般是看到的是片状颗粒。而经过颗粒处理器后的石墨原料会逐渐看到更多的球状颗粒(团聚现象),且速度越快,球状颗粒越多。图4b是SEM下的团聚颗粒。因此,通过类似Occhio FC200这样的仪器对颗粒的形貌以及粒度分布进行分析,可以更好的了解镀膜的包覆结构、渗透性以及二次充放性能。
    把膏状的样品用小刀平摊到一张薄的绿色镀膜,并将其晾干,用滚筒将其压成统一的厚度后,把镀膜浸透到树脂液中并令其凝固。然后,沿着顶面切割,用电子显微镜观察新的剪切面。SEM成像可以检测到每个颗粒的轮廓坐标,并且各种直径的假想圆与这些剪切面重合:因此,在颗粒之间存在孔隙的孔隙分布信息可以清晰的捕捉到。
    不同的颗粒形状会形成很多种镀膜。是其中一种颗粒包覆结构的横断面。具有更多球面颗粒的镀膜会有更广泛的孔径分布,更大的平均孔径。
    镀膜包覆结构横截面图像,可以清晰地看到颗粒与孔隙(Void)
    由包覆结构决定的渗透性能的评估
    把镀膜放在过滤材料上。使用孔径及渗透率分析仪,测定测试面上方压力与液体渗透率(水)的关系。它表明孔隙率一定的材料,材料的渗透压随着孔直径的增大而减少,所以,更多的球形颗粒可以得到更佳的液体渗透性。
    通过调整粒形改进蓄电池的充放电性能
    一个电池单元的负组成需要使用镀膜材料,它的充放电性能是由恒流和恒压系统决定的。电池可使用的各种镀膜有不同的特征,而每种镀膜的特征由其不同的颗粒粒形决定。
    研究发现,在镀膜中,球形颗粒所占比例越高,孔径分布越宽,透过镀膜的电解液的渗透性越稳定。表示在负材料中使用团聚的球形颗粒会提高电池的二次高速放电性能,特别是随着电厚度增加表现更为明显。
    总结
    如果能合理控制材料中颗粒形状以及粒度大小,能够提高许多小颗粒应用的控制能力。例如这里电池电镀膜的例子表明了通过调整颗粒形状,从而调整镀膜的包覆结构,提高了透过镀膜的电解液的渗透性,继而提高蓄电池的二次充放电性能。因此可以通过调整合适的颗粒粒形以实现对包覆结构的控制。
    是一款易于操作的完全自动化仪器。该仪器通过高分辨相机对成千上万的颗粒进行成像并进行分析,给出粒度大小、颗粒形状以及相关分布的数据。此外,粒径和粒形分布的相关性可以从散点图中得到。    

    不仅适合于高质量和高性能的颗粒应用的开发和研究,也适用于常规质量管理检测。





                                                                                                          (本文内容来源于网络,如有侵权请联系我们删除)

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