Calandrado en baterías de iones de litio
Equilibrio entre densidad energética y eficiencia de llenado del electrolito
¿El llenado del electrolito ralentiza la producción de su batería?
El calandrado, es decir, el proceso de prensado de la pasta sobre las láminas de los electrodos, es un paso vital en la producción de LiB. A primera vista parece una tarea sencilla: basta con presionar lo más fuerte posible para maximizar la densidad de empaquetamiento del material poroso y, por tanto, la densidad de energía. Sin embargo, cuanto más pequeños son los poros del polvo, más tarda el electrolito líquido en adsorberse y penetrar en los espacios microscópicos, si es que puede penetrar. Esto hace que el proceso de llenado sea ineficaz y puede incluso provocar pérdidas de calidad en el producto final.
Para encontrar el punto óptimo para el calandrado -y también para la composición de la lechada y el electrolito- es aconsejable acompañar el proceso de desarrollo, así como la optimización de la calidad, con mediciones con un tensiómetro.
Cómo medir la velocidad de llenado: medición de la humectabilidad del polvo
Los tensiómetros KRÜSS utilizan el acreditado método de adsorción de Washburn, en una versión mejorada, para analizar la humectabilidad de los polvos. En este método, un sensor de fuerza de alta precisión detecta la tasa de humectación mediante el aumento de masa en el tiempo cuando el paquete de polvo entra en contacto con el líquido. Los resultados pueden correlacionarse fácilmente con parámetros del proceso de calandrado (véase la figura) u otras propiedades de la pasta. Puede realizar estos análisis con líquidos de ensayo estándar, pero por supuesto también con el electrolito para mejorar su formulación.
Cómo optimizar la formulación de electrolitos: determinación de la tensión superficial
La humectación y la adsorción son una interacción entre el polvo empaquetado y el líquido. Por regla general, la velocidad de humectación aumenta a medida que disminuye la tensión superficial (TSF), razón por la cual a menudo se incluyen en las fórmulas de los electrolitos aditivos que reducen la TSF (tensioactivos). Por lo tanto, las mediciones de la TSF son especialmente importantes a la hora de ajustar el electrolito con respecto a la humectación. La buena noticia es que las mediciones Washburn y TSF pueden realizarse con un mismo instrumento.
En conclusión: Las mediciones de humectabilidad del polvo y TSF con un tensiómetro KRÜSS son la combinación ideal para optimizar las formulaciones y los procesos de fabricación de electrodos y electrolitos, con el fin de lograr una mayor eficiencia y una alta densidad energética en la producción de LiB.
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