导电炭黑分散颗粒团聚体的浆料制备工艺与固体颗粒粉碎工艺

时间：2022-07-01 14:01:29来源：网络整理

导电炭黑分散颗粒团聚体的浆料制备工艺与固体颗粒粉碎工艺相似，都需要施加相同类型的应力。粒子团聚体通过范德华力结合，次级粒子通过静电力结合。这些力小于固体颗粒晶体之间的力，因此搅拌分散所需的应力强度较小导电炭黑分散剂，也就是说，它是用于固体颗粒破碎的。设备和工艺完全适合浆料制备。剪切流体流动和超声搅拌常用于浆料制备。

前半程工艺对导电炭黑电池性能的影响占60%。其中，浆液是否分散好直接影响电池的循环和倍率性能，甚至安全。很多做纳米材料的朋友总是发现，无论怎么改变粘合剂、导电剂或者集流体，电性能的提升都不明显。除了电池材料本身，浆料的分散性是否足够好也会在相当程度上影响其性能，尤其是一些本身导电性较差的材料。

一、流体剪切

此类混合器主要有低能磁力搅拌器/溶解器、转鼓混合器、高能均质器、涡轮混合器、静态混合器等。浆料制备常利用流体力学产生的剪切力，剪切力由剪切速率、簇截面积、流体动力粘度控制的流动。浆料制备一般包括两个过程：团块的破碎和悬浮团块的重组。

簇破碎是一个复杂的过程，包括三个途径：磨损、断裂和破碎，如图 7 所示。簇破碎特别依赖于粒子-粒子相互作用、浆液溶剂-粒子相互作用，最重要的是剪切力，这又取决于溶剂的粘度和速度。磨损通常在能量较低时发生，小碎片通过研磨作用逐渐从大团块中剪下。当搅拌能量高时，团簇破裂并分成几个部分。破碎是压裂的一种特殊变体，其中一个簇同时破碎成大量的小碎片。与团聚体重组相关的参数是颗粒-颗粒相互作用、浆料溶剂-颗粒相互作用和浆料固体含量。

团簇重组和分散速度的平衡决定了浆料中团簇的平衡尺寸，并且存在一个临界尺寸，低于该临界尺寸时团簇分散速度较小。现有文献报道，在适当的处理时间和搅拌能量下，流体动力剪切搅拌制备的浆料中结块的尺寸不能小于100纳米。可以将粉末完全分散到初级粒径。纳米粒子的完全分散是不可能的。当使用 Ramond 高速混合器时，也可以将中尺度簇分散到 40-60 nm。因此导电炭黑分散剂，这种方法不适用于纳米材料的分散。此外，表面活性剂可以改变团聚体组成和分散的平衡，可能导致更小的浆料簇尺寸。

图1. (a) 簇破碎过程示意图，包括磨损、断裂、断裂三种方式； (b) 混合物的粒度分布；分散对象：平均粒径为12nm的气相二氧化硅粉末（Aerosil R816）分散在水溶液中。

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