色一区二区-色一色在线观看视频网站-色一级-色一涩-日韩欧美一区二区三区四区-日韩欧美一区二区三区在线观看

分散顆粒團(tuán)聚體的漿料制備工藝與固體顆粒粉碎工藝類似，因為兩者都需要施加相同類型的應(yīng)力。顆粒團(tuán)聚體內(nèi)靠范德華力結(jié)合，二次顆粒靠靜電力結(jié)合，這些力都小于固體顆粒晶體之間的作用力，因此攪拌分散時所需應(yīng)力強(qiáng)度更小些，也就是說用于固體顆粒粉碎的設(shè)備和工藝完全足夠用于漿料制備。剪切流體流動和超聲波攪拌常常用于漿料制備。

一、流體剪切攪拌

此類攪拌機(jī)主要有低能量磁力攪拌器/溶解器，轉(zhuǎn)筒式攪拌機(jī)，高能均質(zhì)機(jī)，渦輪攪拌機(jī)，靜態(tài)攪拌機(jī)等，漿料制備往往利用流體力學(xué)所產(chǎn)生的剪切力，由流動剪切速率、團(tuán)簇截面面積、流體動力學(xué)粘度控制。漿料制備一般包含兩個過程：團(tuán)簇的破碎和懸浮團(tuán)聚體的重組。

團(tuán)簇破碎是一個復(fù)雜的過程，包含三種途徑：磨蝕、斷裂、打碎，如圖7所示。團(tuán)簇破碎具體依靠顆粒-顆粒相互作用，漿料溶劑-顆粒相互作用，以及最主要的剪切力，而剪切力又取決于溶劑的粘度和運動速度。磨蝕通常在能量較低時發(fā)生，小碎片依靠磨蝕作用漸漸從大團(tuán)聚體剪切下來。當(dāng)攪拌能量高時，團(tuán)簇發(fā)生斷裂分割成幾個部分。打碎是斷裂的一種特殊變化形式，這種情況下團(tuán)簇同時分割成大量的小碎片。團(tuán)聚體的重組相關(guān)的參數(shù)有顆粒-顆粒相互作用，漿料溶劑-顆粒相互作用，以及漿料固含量。

團(tuán)簇的重組和分散速度的平衡主導(dǎo)漿料中團(tuán)簇的平衡尺寸，存在一個臨界尺寸，在這尺寸之下團(tuán)簇分散速度很小。現(xiàn)有文獻(xiàn)報道，合適處理時間和攪拌能量下，通過流體力學(xué)剪切攪拌所制備的漿料，團(tuán)聚體的尺寸不可能小于100納米，因此只有當(dāng)一次顆粒尺寸不小于100納米時，這種攪拌才有可能完全分散粉體直至一次顆粒尺寸。納米顆粒的完全分散不可能實現(xiàn)。雖然使用Ramond高速攪拌機(jī)時，中等尺度團(tuán)簇分散至40-60納米也是可能的。因此，此種方法不太適用于納米材料的分散。另外，表面活性劑能改變團(tuán)聚體組合和分散的平衡，可能使?jié){料團(tuán)簇尺寸更小。

對鋰離子電池極片形貌而言，最重要的是漿料重新組合的團(tuán)聚體往往比原始活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇更致密，孔隙率更低。而電極性能又與涂層孔隙率密切相關(guān)，一方面高強(qiáng)度攪拌能夠更加充分分散活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇，但另一方面高強(qiáng)度攪拌又會降低粘結(jié)劑分子量而改變其初始的粘結(jié)特性，使之無法維持漿料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，攪拌強(qiáng)度的優(yōu)化選擇也需要平衡顆粒分散特性和維持漿料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性之間的相互影響。

目前市售的正負(fù)極材料尺寸一般為微米級別，或者雖然一次顆粒是納米級別的，但原料粉體本身也是由納米一次顆粒組成微米級二次顆粒，因此，基于流體力學(xué)的剪切分散攪拌技術(shù)是最廣泛使用的。但是，這種分散技術(shù)不能完全分散納米顆粒，強(qiáng)度太高又會打斷粘結(jié)劑分子鏈，因此，實際生產(chǎn)中是否選擇這種攪拌方式需要根據(jù)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的細(xì)度以及粘結(jié)劑性質(zhì)決定。

二、球磨攪拌

球磨攪拌也常常用于鋰離子電池漿料的制備，和基于流體力學(xué)的攪拌方式一樣，球磨工藝的分散能力由團(tuán)簇破碎和團(tuán)聚體重組的速度平衡決定，這種平衡與粉體顆粒的性質(zhì)有關(guān)，也會受到表面活性劑添加而改變。

在球磨工藝中，粉末顆粒經(jīng)歷大量的表面上和體積上變化，這種變化可能導(dǎo)致材料的機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)變（如碳納米管可能破裂，它的長寬比和結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化）。而且顆粒之間，粉體與分散介質(zhì)（溶劑和粘結(jié)劑）之間，甚至粉體和磨球之間都可能發(fā)生反應(yīng)，磨球碰撞以及局部流體高剪切湍流也會造成粘結(jié)劑分子的斷裂。

所有的機(jī)械化學(xué)變化在漿料球磨工藝中都觀察到并有相關(guān)研究。研究表明球磨引起的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑變化可能對鋰離子電池極片性能有益，但是這也會損害活物質(zhì)和導(dǎo)電劑初始特性。當(dāng)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒本身形貌對電極性能有益時，球磨工藝并不好。

三、超聲波攪拌

目前，基于瞬時的聲空化效應(yīng)，超聲波被人們用于微觀尺寸的攪拌。這種效應(yīng)需要在相當(dāng)高的超聲強(qiáng)度下產(chǎn)生，伴隨著微觀氣泡大量形成和生長。當(dāng)氣泡尺寸達(dá)到某一臨界值，氣泡生長速率快速增加，然后瞬間破裂，形成沖擊波對團(tuán)聚體進(jìn)行分散，同時造成局部的高溫高壓（局部壓力可達(dá)上千個大氣壓）。

超聲攪拌發(fā)生的另外一個過程是液體的宏觀流動。空化氣泡濃度以發(fā)生器為中心沿軸線逐步降低，氣泡向低濃度區(qū)域擴(kuò)散帶動液體流動，流動速度高達(dá)2m/s。這種流體流動足以提供充分的攪拌效果，無需增加額外的設(shè)備。

相對較低的超聲波頻率有利于漿料制備。通常在更低的輸入能量條件下，超聲波攪拌能夠達(dá)到與基于流體力學(xué)技術(shù)的攪拌相同的效果。超聲波技術(shù)和球磨結(jié)合，以及添加表面活性劑的超聲波攪拌特別有利漿料制備。

超聲波攪拌技術(shù)的特點表明有可能在低溶劑含量條件下實現(xiàn)漿料顆粒均勻分散，這種高固含量技術(shù)也更加節(jié)能。就鋰離子電池漿料而言，高固含量也是有利的，因為固含量低漿料更容易發(fā)生沉降，導(dǎo)致活物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的不均勻分布，在極片干燥過程中也會導(dǎo)致沿極片厚度方向孔分布不均勻。漿料固體沉降到底部，集中在集流體的附近，這也會限制鋰離子在此區(qū)域的傳輸。

實驗室常見的超聲分散方式有三種：

• 普通超聲清洗機(jī)分散

• 細(xì)胞粉碎超聲分散

• 管道超聲分散 

實驗驗證：管道超聲儀分散效果（功率1KW，頻率20KHz）

1、電池漿料分散

電池材料體系：LMO/Graphite；LMO Tap density: 1.88；Particle size D10-6.2, D50-10.5, D90-15.7；Specific surface area: 0.23

2、納米材料的分散

超聲波攪拌技術(shù)應(yīng)用較少，還處于研發(fā)階段。需要注意的問題就是高強(qiáng)度超聲波作用下可能出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。尤其在水基漿料中，超聲波作用是否會產(chǎn)生H，OH，O和HO2等自由基，鋰離子電池漿料超聲波分散時，聚合物粘合劑分子鏈?zhǔn)欠駭嗔眩澈蟿┦欠衽c活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒反應(yīng)。常用的鋰離子電池漿料粘結(jié)劑甲基纖維素鈉，聚丙烯酸和聚乙烯醇等超聲作用下容易發(fā)生聚合反應(yīng)，而聚合物粘結(jié)劑分子鏈長度是控制電極形貌特征的重要參數(shù)，它們能夠保持極片結(jié)合強(qiáng)度，消除電化學(xué)過程中的活性物質(zhì)體積變化的影響。另外，超聲分散相比較于其他兩種方式，所需分散時間非常短。實驗室分散Latex顆粒結(jié)果表明，5min之后顆粒度就可以降低到6um左右，非常適用于實驗室涂布前的超聲工序。

除了增加電池漿料的均勻化、細(xì)化和分散性之外，超聲還在以下領(lǐng)域有所應(yīng)用：

1. 用于塑料擠出機(jī)或者注塑機(jī)，具有良好的效果；

2. 用于制備生物柴油，能促進(jìn)脂交換反應(yīng)，可明顯減少副產(chǎn)物，減少下游物料加工分離，氣化等工序的壓力，提升材料使用效率；

3. 超聲陳化酒類，加速高效達(dá)標(biāo)；

4. 加速提取動植物機(jī)體內(nèi)有效的醫(yī)用保健成分，比清洗槽式的超聲提取方法具有更好的提取效應(yīng)（此也是超聲提取中藥方法）)；

5. 在木塑行業(yè)中，對去除木粉、竹粉粉粒中的蛋白質(zhì)、果膠、低聚糖類和脂類等有機(jī)物效果很好。