Comparáid idir an próiseas meascáin céim ar chéim agus an próiseas meascáin aon-uaire

Maidir leis an modh ullmhúcháin de sciodar ceallraí litiam, tá taighdeoirí tar éis próisis éagsúla pulping a thriail. Tá sé cruthaithe ag tástálacha go bhfuil an próiseas pulping de bheathú céimnithe i bhfad níos fearr ná an próiseas pulping aon-uaire. Déanann an páipéar seo comparáid mhionsonraithe idir an próiseas pulping céim scoilte agus an próiseas pulping aon-uaire. Taispeántar an dá phróiseas pulping i bhFíor 1. (a) is é an próiseas pulping aon-uaire é; (b) is é an próiseas pulping céim ar chéim é.

Fíor 1. Dhá phróiseas measctha éagsúla

Is é an próiseas measctha aon-uaire ná an ceanglóra agus an NMP a mheascadh agus corraigh ar feadh leathuaire, agus ansin an t-ábhar gníomhach agus an carbón seoltaí dubh a chur leis an tuaslagóir ag aon am amháin lena mheascadh. Is í an tréith a bhaineann le meascadh ilchéimeanna ná go gcuirtear méid an tuaslagóra i mbaisceanna. Ní amháin go mbíonn tionchar mór ag próiseas meascáin aon-uaire agus próiseas meascáin ilchéime ar airíonna an sciodair, mar shampla slaodacht, modal viscoelastic dinimiciúil agus tréithe sreafa cobhsaí, ach bíonn tionchar acu freisin ar impedance, feidhmíocht rothaíochta, agus feidhmíocht ráta an ceallraí.

1. An gaol idir slaodacht sciodair, ráta lomadh agus slaodacht

Taispeánann Figiúr 2 an cuar caidrimh idir slaodacht agus ráta lomadh. Is féidir a fheiceáil, is cuma má ghlactar leis an modh céim ar chéim nó céim ar chéim, go laghdaíonn slaodacht an sciodair de réir mar a mhéadaíonn an ráta lomadh (tanú lomadh). Is tomhas slaodacht an sciodair faoi lomadh íseal ar iompar dríodraithe cáithníní soladacha, agus is tomhas ar inúsáidteacht an sciodair an slaodacht faoi lomadh ard. Faoi lomadh íseal, is fearr slaodacht níos airde an dá sciodar, toisc nár shocraigh na cáithníní soladacha go suntasach. Faoi lomadh ard, is gné mhaith í slaodacht íseal an sciodair freisin, toisc go gciallaíonn sé go bhfuil an sciodar measctha go haonfhoirmeach.

Ar ndóigh, cé go bhfuil tanú lomadh ag an dá phróiseas ullmhúcháin, is fearr fós an modh meascáin ilchéimeanna ná an modh sintéise aon chéime. Taispeántar i bhFíor 3 slaodacht an dá chineál athruithe sciodair le minicíocht uilleach.

Fíor 3. An gaol idir ráta uilleach agus modal stórála agus modal caillteanais

Ón bhfigiúr, is féidir linn a fheiceáil nach bhfuil baint ag slaodacht an sciodair a ullmhaíonn an modh aon chéime leis an minicíocht uilleach, cé go bhfuil baint ag modal viscoelastic an sciodair a ullmhaíonn an modh ilchéime leis an minicíocht uilleach. Ar an dara dul síos, san fhigiúr, is é G' an modal stórála agus is é G' an modal caillteanais. Is féidir a fheiceáil go bhfuil an modal stórais sa mhodh aon chéime níos airde i gcónaí ná an modal caillteanais, cé go bhfuil an sciodar ilchéimeanna díreach os coinne. Is féidir a fheiceáil go bhfuil an sciodar a ullmhaítear leis an modh aon chéime i stát glóthach den chuid is mó, agus na cáithníní ceirtleánaithe le chéile chun struchtúr líonra líonta toirte a dhéanamh. Ní dhéantar braislí na gcáithníní a scriosadh nó a bhriseadh suas, agus déantar iad a mheascadh i gcónaí ag ráta lomadh íseal, agus ní bhaintear amach an éifeacht mheasctha. Go bunúsach is sol slaodachta íseal é an sciodar a ullmhaítear leis an modh ilchéimeanna, scaiptear aonaid na gcáithníní go haonfhoirmeach, agus déantar struchtúr an líonra a scriosadh agus a scaipeadh go hiomlán. Tá an sciodar céimnithe i riocht maith scaipthe agus taispeántar hysteresis sreafa maith, ar féidir leis an gcuar sreafa hysteresis (fluidity) a thaispeántar sa ghraf a léiriú. Taispeánann Figiúr 4 an gaol idir an ráta lomadh agus an fórsa lomtha nuair a mhéadaíonn an ráta lomadh ar dtús agus ansin a laghdaíonn sé. Is féidir a fheiceáil go bhfuil lúb hysteresis ag an sciodar ilchéimeanna.

Fíor 4. Ráta lomadh agus fórsa lomadh

I gcomparáid leis an bpróiseas meascáin aon chéim, sa phróiseas meascáin ilchéimeanna, bristear struchtúr líonra dochúlaithe na mbraislí cáithníní níos minice. Tarlaíonn sé seo toisc go gcuirtear an NMP tuaslagóra leis arís agus arís eile, agus gur lú an tuaslagóir sa stát tosaigh, agus is dóichí go mbeidh na cáithníní Briste faoi ráta lomadh ard. Ós rud é gurb é an meascadh aon chéime an tuaslagóir a dhoirteadh ag an am, laghdaítear an slaodacht fhoriomlán go gasta, agus tá an frithchuimilt idir na cáithníní an-bheag, mar sin ní féidir staid scaipthe maith a fháil.

2. Tionchar dhá phróiseas measctha éagsúla ar an bpíosa cuaille

Ullmhaítear na sciodar a ullmhaíonn an dá phróiseas ina leictreoidí, agus is féidir tús na difríochta a fheiceáil ó na pictiúir trasghearrthacha den dá phíosa cuaille, mar a thaispeántar i bhFíor 5.

Fíor 5. Anailís SEM agus EDS ar phíosa cuaille

(a) Trasghearradh aon chéime (e) Trasghearradh ilchéimeanna, is féidir a fheiceáil, tar éis don sciodar ilchéimeanna an píosa cuaille a ullmhú, go bhfuil teagmháil na gcáithníní níos dlúithe agus gur fearr an stát measctha.

Is iad figiúirí (b) agus (f) léaráidí mapála eiliminte EDS Co de phíosaí cuaille an dá chineál próiseas pulping. Díorthaítear an eilimint Co ó ocsaíd cóbalt litiam, ar féidir léi éifeacht mheasctha agus scaipthe níos fearr an mhodha ilchéimeanna a fhíorú.

Is éard atá i bhfigiúirí (c) agus (g) mapáil eilimint C den phíosa cuaille den dá chineál próiseas sizing faoi seach. Tagann an eilimint C den chuid is mó ó PVDF agus carbón seoltaí dubh;

Is éard atá i bhfigiúirí (d) agus (h) mapáil na heiliminte fluairín sa phíosa cuaille den dá chineál próisis sizing. Tagann an eilimint F ó PVDF

Cruthaíonn torthaí iliomad tacar grianghraf freisin go bhfuil go leor ceirtleáin ag an ngníomhaire seoltaí agus an t-ábhar gníomhach sa sciodar aon chéim agus nach bhfuil siad scaipthe go haonfhoirmeach.

Sa tríú háit, éifeacht an phróisis mheasctha ar fheidhmíocht ceallraí

1. Feidhmíocht rothaíochta

Taispeántar feidhmíocht rothaíochta na ceallraí a d’ullmhaigh an dá sciodar i bhFíor 6. Tar éis 70 timthriall, is é toilleadh an phróisis mheasctha céim amháin agus céim scoilte 60% agus 70% den acmhainn tosaigh, faoi seach. Laghdaíonn an acmhainn níos gasta. D’fhéadfadh an chúis a bheith leis an athrú ar fhriotaíocht inmheánach na ceallraí' s sa mhodh aon chéime.

Fíor 6. Comparáid idir feidhmíocht timthriall ceallraí

2. Athraíonn friotaíocht inmheánach na ceallraí le DOD

Úsáideann an turgnamh HPPC chun friotaíocht inmheánach na ceallraí a thástáil, agus taispeántar an toradh i bhFíor 7. Is féidir na conclúidí seo a leanas a dhéanamh: a. Tá friotaíocht inmheánach na ceallraí le linn an urscaoilte níos mó ná friotaíocht inmheánach an mhuirir. Tarlaíonn sé seo toisc go bhfuil ráta iatáin litiam a chur isteach sa laitíse soladach níos moille ná ráta eastóscadh ian litiam. b. Tá friotaíocht inmheánach na ceallraí ag baint úsáide as an modh ilchéime agus an próiseas sciodair níos ísle ná friotaíocht an mhodha aon chéime i ngach céim agus faoi gach coinníoll DOD. c. Tá dlúthbhaint ag friotaíocht inmheánach na ceallraí agus doimhneacht an urscaoilte (D0D). De réir mar a mhéadaíonn doimhneacht an scaoilte, is lú agus is lú an spás chun iain litiam a leabú, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú dá réir ar impedance na ceallraí.

Fíor 7. An gaol idir luchtú agus urscaoileadh an dá chadhnraí agus an fhriotaíocht inmheánach

3. Tionchar dhá phróiseas meascáin ar fheidhmíocht ráta ceallraí

D’fhonn comparáid a dhéanamh idir friotaíocht inmheánach an dá chadhnraí píosa cuaille, scaoiltear na cadhnraí comhfhreagracha ar rátaí difriúla. Taispeántar an cuar scaoilte i bhFíor 8.

Fíor 8. Comparáid idir feidhmíocht agus polarú ráta ceallraí

Ina measc, is ceallraí aon chéim é, agus is ceallraí ilchéime é b. Gearrtar sruth tairiseach ar an dá chadhnraí ag 0.2C. Taispeánann Figiúr a, de réir mar a mhéadaíonn an sruth scaoilte, go bhfuil polarú na gceallraí ag méadú i gcónaí. I gcodarsnacht leis an gcuar urscaoilte ceallraí ilchéimeanna, cé go méadaíonn polarú na gceallraí go pointe áirithe, tá an polaraíocht réasúnta beag i gcomparáid le Fíor a. Caithfear an chúis atá leis an bhfeiniméan seo a rianú siar go dtí próiseas ullmhúcháin an sciodair. Mar a luadh cheana, is féidir leis an bpróiseas measctha ilchéime scaipeadh aonfhoirmeach an ghníomhaire seoltaí agus na substainte gníomhaí a chinntiú, agus líonra seoltaí seasmhach aonfhoirmeach a chruthú. Mar thoradh air sin, laghdaítear an fhriotaíocht teagmhála idir an t-ábhar gníomhach agus an gníomhaire seoltaí go mór chun feidhmíocht rothaíochta den scoth na ceallraí a chinntiú.

Conclúid:

Fiú má tá an t-ábhar soladach deiridh sa dá phróiseas measctha éagsúla mar an gcéanna, tá airíonna reolaíochta na sciodair difriúil fós. Tá táirge an phróisis mheasctha aon chéim cosúil le glóthach, agus tá na haonaid púdar ceangailte taobh istigh den struchtúr líonra líonta toirte, mar sin beidh airíonna cosúil le solad ann agus beidh slaodacht níos airde ag gabháil leis. Is sol íseal-slaodachta an táirge a ullmhaíonn an próiseas measctha ilchéimeanna, agus scaiptear aonaid na gcáithníní lena chéile. Tá sé seo amhlaidh sa chéad chéim, tá cion tuaslagóra níos ísle ag an meascán, tá na cáithníní i ndlúth-thadhall, agus tá dóchúlacht an imbhuailte i bhfad níos airde ná an modh sciodair aon chéim. Dá bhrí sin, cabhraíonn an cion leachtach is ísle le ceirtleáin na gcáithníní a bhriseadh agus a scaipeadh. Taispeánann scaipeadh aonfhoirmeach ábhar gníomhach an ghníomhaire seoltaí go bhfuil polarú níos ísle ag an gceallraí agus feidhmíocht rothaíochta níos fearr agus feidhmíocht rátaí.