Correlating Processing Conditions to Short- and Long-Range Order in Coating and Drying Lithium-Ion Batteries
Correlating Processing Conditions to Short- and Long-Range Order in Coating and Drying Lithium-Ion Batteries
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将加工条件与锂离子电池涂层和干燥中的短程和长程顺序相关联
DOI：
10.1021/acsaem.0c01305
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发表时间：
2020
影响因子：
6.4
通讯作者：
Alvarez, Nicolas J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Saraka, Renee M.;Morelly, Samantha L.;Tang, Maureen H.;Alvarez, Nicolas J.
已知将电池浆料加工成电极的加工条件会影响最终的电池性能。然而，对于工艺条件、浆料微观结构和膜微观结构之间的关系如何影响电极性能缺乏基本的理解。本研究通过放电容量确定涂层剪切速率和干燥温度对电池电极性能的影响。我们使用流变学测量和能量色散X射线光谱（EDS）的相关浆料和电极微观结构的放电容量的趋势。径向分布函数用于量化电极微观结构的差异。更具体地说，我们表明碳和活性材料EDS检测之间的相关性在理解电池性能方面最相关。具有短程和长程碳/活性材料顺序的电极具有最高的放电容量。这种微结构可以通过高剪切速率获得，这通过强流体动力学力诱导更好的碳分散，或者通过高温干燥通过防止流动停止后不需要的时间依赖性结构变化来获得。该分析为导电添加剂和活性材料之间的短程和长程接触对电池性能的重要性提供了具体证据。
Processing conditions of battery slurries into electrodes are known to affect final battery performance. However, there is a lack of fundamental understanding of how the relationships between processing conditions, the slurry microstructure, and the film microstructure affect electrode performance. This study determines the effects of the coating shear rate and drying temperature on battery electrode performance via discharge capacity. We use rheological measurements and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) to correlate slurry and electrode microstructures to trends in discharge capacity. The radial distribution function is used to quantify differences in the electrode microstructure. More specifically, we show that the correlation between carbon and active material EDS detections to be the most relevant in understanding battery performance. Electrodes with both short- and long-range carbon/active material orders have the highest discharge capacities. This microstructure can be obtained through high shear rates, which induce better carbon dispersion via strong hydrodynamic forces, or through high temperature drying by preventing unwanted time-dependent structural changes after flow cessation. This analysis provides concrete evidence for the importance of both short-range and long-range contacts between the conductive additive and active material on battery performance.
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DOI：
10.1140/epje/i2012-12020-3
发表时间：
2012
期刊：
The European Physical Journal E
影响因子：
--
作者：
N. Martys;M. Khalil;W. George;D. Lootens;P. Hébraud
通讯作者：
P. Hébraud
影响因子：
2.8
作者：
BROSTOW, W
通讯作者：
BROSTOW, W
影响因子：
5.4
作者：
HARPER, RA;POSNER, AS
通讯作者：
POSNER, AS
模型粘合剂硬球凝胶中的剪切粘度和结构缩放。
DOI：
10.1103/physreve.89.050302
发表时间：
2014
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
A. Eberle;N. Martys;L. Porcar;S. Kline;W. George;J. M. Kim;P. Butler;N. Wagner
通讯作者：
N. Wagner
剪切带胶束溶液模型在剪切启动和停止过程中的微观结构演化。
DOI：
10.1103/physreve.89.042301
发表时间：
2014
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
C. López‐Barrón;A. Gurnon;A. Eberle;L. Porcar;N. Wagner
通讯作者：
N. Wagner