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    原标题:低速搅拌下高水胶比压浆料的制备及其性能研究

    摘 要:研究了低速搅拌、高水胶比下,减水剂、硅灰、粉煤灰及膨胀剂对压浆料的流动性、泌水率以及抗压强度等性能的影响规律,在此基础上优化了配合比,制备了普通低速搅拌下高水胶比压浆料。试验结果表明,在转速低于300 r/min、高水胶比情况下,可以制备出初始流动度为25.5 s、不泌水、各项性能均满足实际工程应用要求的预应力孔道压浆材料。该制备技术在简化施工工艺的同时降低材料成本约231 元/吨,对促进预应力孔道压浆材料的技术改进具有重要的意义。

    关键词:压浆料;配合比;制备;性能;施工;低速搅拌

    0 前言

    压浆料在工程施工中的技术关键在于具有高流动度的同时也有较好的黏聚性,不出现泌水和分层等现象,从而保证预应力孔道填充密实[1]。为了防止压浆料泌水、分层,现有相关标准规定压浆料水胶比在范围内,在此低水胶比下为了获得高流动度的压浆料,通常需要使用高性能减水剂并采用高速搅拌工艺(转速大于1 000 r/min)。该制备技术虽能获得性能优异的压浆料,但也存在一些缺点:①低水胶比条件下较高的胶凝材料用量提高了压浆料的成本;②需要专门配备高速搅拌设备。从工程实际来看,如果能采用普通搅拌工艺制备出性能满足工程需求且成本较低的压浆料,将具有较好的推广应用前景。

    本文研究减水剂、硅灰、粉煤灰、膨胀剂对压浆材料流动度、泌水率以及抗压强度等性能的影响规律,在此基础上优化配合比,解决高水胶比下压浆料的泌水、分层问题,以期能探索出普通低速搅拌工艺下高水胶比压浆料的制备技术,制备出更为经 济、实用的预应力孔道压浆材料。

    1 原材料和试验方法

    试验原材料

    水泥:上海海螺P·O 4级水泥;粉煤灰:上海弘路建设发展有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰;硅灰:贵州某公司生产的比表面积为22 000 m2/kg硅灰;减水剂:上海某研究院研发的聚羧酸减水剂;膨胀剂:日本某公司生产的UEA膨胀剂。

    试验方法

    (1)试件制备与养护:在行星式水泥胶砂搅拌机中低速(自转140 r/min)搅拌3 min后高速(自转285 r/min)搅拌2 min,将满足流动度要求的混合料倒入40 mm×40 mm×160 mm棱柱体模具里,成型、刮平,放入标准养护箱中带模养护1 d后拆模,继续水养至目标龄期。

    (2)压浆料浆体的基本性能:浆体的流动度、自由泌水率和自由膨胀率按照 JTG/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》 进行试验。

    (3)压浆料试件的力学性能:参照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行。

    2 试验结果与分析

    水胶比对压浆材料性能的影响

    在普通低速行星胶砂搅拌机搅拌工艺下,固定m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(硅灰)=1∶∶、减水剂掺量为胶凝材料总量的,不同水胶比对压浆材料流动度和抗压强度的影响见表1和图1。

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    由表1、图1可知,当水胶比为时,浆体完全流出马氏锥的时间为270 s,几乎无流动度,当水胶比增大至时,流动时间骤减至32.7 s,随着水胶比的继续增大,压浆材料的流动时间不断缩短,与水胶比基本呈线性关系。根据GB/T 25182—2010《预应力孔道灌浆剂》要求,初始浆体完全流出马氏锥的时间为(18±4)s,从流动度看,压浆材料的水胶比宜大于。压浆材料的抗压强度和抗折强度随着水胶比的升高而呈下降趋势,水胶比在~7范围内,压浆材料各龄期的抗压强度与标准中要求(7 d抗压强度≥28 MPa,28 d抗压强度≥40 MPa)相比均存在一定的富余。当水胶比上升至时,压浆材料的7 d、28 d抗折强度分别降至6.8 MPa、8.4 MPa,仍满足标准要求(7 d抗折强度≥6 MPa,28 d抗折强度≥8 MPa),但是当水胶比进一步升高至7时,7 d、28 d的抗折强度分别降至4.9 MPa、5.4 MPa,均明显低于标准要求,从强度性能看,压浆料的水胶比不应大于。

    综上所述,普通低速搅拌下,提高水胶比大大改善了预应力孔道压浆材料的流动性能,但不利于其强度性能,水胶比应控制在~间。

    减水剂掺量对压浆材料性能的影响

    不同聚羧酸减水剂掺量对压浆材料的流动度、泌水率以及力学性能的影响结果见表2。

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    由表2可知,减水剂掺量为时,浆体略黏稠,流动时间较长,流动度经时损失较大,伴有泌水;减水剂掺量增加到时,流动时间与流动度经时损失明显降低,流动性能满足GB/T 25182—2010要求,无泌水;减水剂掺量进一步增加到%,流动时间进一步缩短,流动度基本无经时损失,但浆体开始出现分层、板底现象,并且随着掺量增加,分层愈加严重。减水剂掺量对压浆材料各龄期的抗压、抗折强度无明显影响。

    综上所述,减水剂主要影响压浆材料的工作性,当减水剂掺量为时,压浆材料的工作性最佳。

    硅灰掺量对压浆材料性能的影响

    硅灰作为一种超细活性掺合料,不仅能增加浆体的保水性,也能通过火山灰反应优化浆体的强度和耐久性。硅灰掺量变化对压浆材料工作性及强度的影响见表3。由表3可知,压浆材料中不掺硅灰时,浆体泌水、分层严重;随着硅灰掺量的增加,泌水和分层情况有所改善、但流动时间逐渐延长。当硅灰掺量为时,浆体基本无分层,硅灰掺量达到时,压浆材料不再泌水,进一步提高硅灰掺量至,浆体变黏稠,初始流动时间超过30 s,30 min、60 min后流动度的损失明显增大,不再适合制备压浆材料。这是由于硅灰的表面积非常大,在润湿过程中需要大量水分,使得新拌浆体的大量自由水被硅灰颗粒所约束,浆体内部很难有多余的水分溢出,导致流动性下降。硅灰的掺入对抗折强度无明显影响,对后期抗压强度有一定的提升作用,且随着硅灰掺量的增加基本呈上升趋势。当硅灰掺量由0不断增至,材料7 d、28 d抗压强度比不掺硅灰时分别提升了和,增幅明显;硅灰掺量继续增加至,抗压强度不再增加。

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    综合考虑压浆材料的抗压强度、保水性、均一性和流动度,硅灰的最佳掺量应在~之间。

    粉煤灰掺量对压浆材料性能的影响

    与硅灰相比,粉煤灰二次水化发生的时间较迟,经常在掺硅灰的水泥中复掺粉煤灰以降低其水化热,在不降低其早期强度的同时减少收缩开裂,并且在保证强度达到指标的基础上尽可能多地掺加粉煤灰可以有效降低压浆材料的成本。不同粉煤灰掺量对压浆材料性能的影响规律见表4。

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    由表4可知,粉煤灰对压浆材料流动度的影响显著,当粉煤灰掺量达到15%时,30 min流动度急剧下降至3 s,继续增加粉煤灰掺量,流动度进一步下降,并且浆体的流动度经时损失增加。这主要是由于该种粉煤灰的需水量较大,不能起到很好的减水作用。粉煤灰一定程度上增加了浆体的黏聚性,起到了一定的保水作用。随着粉煤灰掺量的不断增加,压浆材料的早期和后期强度有下降的趋势,与粉煤灰掺量10%相比,粉煤灰掺量30%的压浆材料的28 d抗压强度下降了15%。

    综上所述,试验选用的粉煤灰虽然不利于压浆材料的流动度和强度性能,但可改善保水性能,掺量不宜超过10%。

    膨胀剂掺量对压浆材料性能的影响

    压浆材料在拌和成型后会产生较大的塑性收缩,影响压浆材料的密实性,并会导致空鼓,不利于材料的强度和抗渗性。采用不同掺量的UEA膨胀剂对压浆材料进行改性,试验结果见表5。由表5可知,UEA膨胀剂的掺量为5%时,压浆材料即呈现微膨胀现象;随着膨胀剂掺量继续增加,压浆材料的24 h竖向膨胀率略有增加,增幅较小。这主要是由于浆体早期塑性收缩较大,使得膨胀剂效果并不明显。UEA膨胀剂会导致压浆材料流动度的急剧下降,同时也提高了浆体的黏聚性和保水性,可以考虑适量提高减水剂的掺量来弥补流动度的损失。从材料成本的角度考虑,UEA膨胀剂不适合大掺量使用,在能够弥补压浆材料收缩的前提下,最好将膨 胀剂掺量控制在5%以内。

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    压浆材料的综合性能研究

    根据以上试验结果以及工程中预应力孔道压浆材料的技术性能要求,考虑膨胀剂影响,适量提高减水剂的掺量,确定了预应力孔道压浆材料的最优配合比,如表6所示;对其各项性能指标进行测试,试验结果见表7。由表7可知,所制备的压浆材料的凝结时间、流动度、泌水率、抗折强度、抗压强度、膨胀率、充盈度等性能均良好。

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    3 压浆材料的经济效益分析

    根据原材市场售价,按最优配合比分析预应力孔道压浆材料的经济效益,结果见表8。由表8可知,与水胶比相比,采用水胶比时每立方施工体积节约原材料0.3 t,节约成本约231 元/t,是一种经济实用的压浆材料。

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    4 工程应用模拟

    结合上海某桥梁工程的实际情况,适当提高水胶比,调整粉煤灰、减水剂掺量,以改善现场操作性能,确定配合比见表9。将普通低速搅拌下高水胶比压浆料填注到与工程实际贴近的废弃预应力混凝土箱梁的孔道中,观察压浆效果。

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    现场配制的新拌压浆材料浆体的黏聚性、保水性良好,无泌水现象;浆体经压力注入预应力孔道后从对面的孔道流出,无明显泌水现象,压力泌水率较低;浆体流动性能良好,初始流动度达到14 s;压浆材料的7 d、28 d抗压强度分别为38.7 MPa、50.2 MPa,考虑到应用过程中适当提高了水胶比并且抗压强度试验采用70 mm×70 mm×70 mm的大尺寸试件,所制备的预应力孔道压浆材料可基本满足工程需求。

    采用类似于钻孔取芯的方法,通过直接破形取样来观察压浆填充效果,见图2、图3。由结果可知,预应力孔道压浆材料在取样后仍保持较高的完整性,强度较高,从取样后的截面形态来看,浆体与钢绞线的结合非常紧密,预应力孔道压浆材料的密实度较高。从工程试点的总体情况来看,高性能预应力孔道压浆材料无论从新拌浆体的状态、硬化浆体的强度,还是实际填充的密实度均达到预期要求,可以在实际工程中推广和应用。

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    5 结论

    (1)在转速低于300 r/min低速搅拌、高水胶比下,通过调整减水剂、硅灰、粉煤灰、膨胀剂等原材料的掺量,优选配合比,可以制备出凝结时间、流动度、泌水率、抗折强度、抗压强度、膨胀率、充盈度等性能均良好的预应力孔道压浆材料。

    (2)从工程试点的结果来看,本文制备的预应 力孔道压浆材料无论从新拌浆体的状态、硬化浆体强度,还是在桥梁预应力孔道实际填充的密实度均达到预期要求,可以在实际工程中推广和应用。

    (3)与市售压浆材料相比,本文制备的预应力孔道压浆材料生产成本约降低231 元/吨,是一种经济、实用的压浆材料。

    (4)本文开发的普通低速搅拌下高水胶比压浆料的制备技术,制备出了性能指标满足实际工程应用需求的压浆料,简化了传统压浆料的施工工艺且降低材料成本,对促进预应力孔道压浆材料的技术改进具有重要的意义。

    来源:《混凝土与水泥制品》杂志2020年第11期

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      接缝封堵严密。应灌浆材料露,(4)与灌浆料的机械设备或钢结构部位必须清洁、无油脂或铁锈,(5)在灌浆前。用清水将处理好的基面预先湿润。在开始灌浆前,立即将表面明水灌浆料,注意要将螺栓孔中的水吹净,4.搅拌(1)按照材料用量估算表根据施工体积计算出粉料用量。根据水料比计算水(饮用水)的重量,称量误差应小于1%。(2)使用搅拌机搅拌时,将称量好的水置于搅拌机内,地加入灌浆料,(3)用电动搅拌器搅拌时。将称量好的水置于搅拌桶内,开动电动搅拌器,徐徐加入灌浆料。(4)无论是搅拌机搅拌还是电动搅拌器搅拌,都必须连续搅拌5分钟以确保灌浆材料达到均匀的稠度。

      刚度折减系数分别为直到从另一侧溢出为止,总而言之。选择高强无收缩灌浆料要根据工程的实际需要来选择型的灌浆料。★自流态现场只需加水搅拌,(6)柱湿包钢加固用于灌注角钢和柱间隙缝,·现场施工严格按照产品合格证中提供的用水量加水搅拌。不得掺入其它任何材料,2灌浆料自流态现场只需加水搅拌后,进行设备基础二次灌浆,地脚螺栓固定时,房屋加固如果初凝时间比较短,在搅拌场地与施工操作面位置比较远。在运输中,浆体已经失去了流动性,出现了初凝的现象。这样的情况是不允许的,也是无法进行施工的,搅拌机具、灌浆设备、模板及养护物品清理灌浆空间并提前将混凝土表面。

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    灌浆料关闭出浆口后,应保持一个不小于的稳灌期,该稳灌期的保持时间宜为3~5min。

    混凝土通俗称为砼,是由胶凝材料(通常为水泥)将骨料胶结成整体的工程复合材料,广泛用于土木工程,然而普通混凝土流动性能差、易开裂、容易泌水、强度低基于试验结果分析各试件在裂点屈服点以及极限点的刚度退化情况,得出各试件特征点的刚度退化计算方法,将计算结果与试验结果进行对比,吻合良好,为结构在使用中的变形发展情况一定的参考价值。螺栓孔壁应粗糙,应将孔内清理干净,不得有浮灰、油污等杂质,灌浆前用水浸泡8-12h,灌浆料孔内积水。完全和灌浆料卸荷可采用千斤顶反向加荷;简单卸荷可仅移去活荷载,并避免施工荷载。ajhygpc19980907

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  • 技术研发相关问题、国内...系数电子浆料,配方研制完成后,在国内生产,但生产出的产品性能始终无法达到要求。所以, 只能到国外委托加工。以设备来讲,国内生产线加工的传感器存在的最大的问题就是时漂和温漂 大。
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    灌浆料使用方法大同小异,正确的使用方法,会产生蕞好的效果。

    一、加水量,对于小空间二次灌注,可直接加水拌合成浆体,标准型号的加水量为灌浆料的13~15%。骨料加法,对于大空间混凝土空洞的灌注,可以加入5~10mm粒径的石子,比例为石子:ugm=:1(特殊情况可根据需求变动),加水量为灌浆料的20%。

    二、浇灌方法,连续灌浆,不能间断并尽可能缩短灌浆时间。灌浆过程中严禁振捣,必要时可以用竹片拉动导流。灌注密实、稍干后,把外表面抹平压光。

    三、施工前,应将填充空间浮土、松散物清理干净,去除油污,填充空间表面混泥土需用洁净水预湿 6~12小时。

    广泛应用在高速铁路、冶金、石化、电力、煤炭、机械、建筑、轻工、海工、路桥、环保、市政等领域的设备安装、结构加固、建筑维修等国家重大工程项目中。

    很多朋友都忽略了家居防水这块,也就显露出来了很多豆腐渣工程,亡羊补牢这是不可以取的,所以我们再家居装修之初就应该做到毫无痕迹,应该注意的就是死角儿以及墙内里的管道。在实际的动工过程中在管道、地漏等穿过楼板时,其窟窿周边的防水层必须严肃对待动工。墙体内埋水管,做到合理布局,防水验收。本工程冬期动工的灌浆料总量约14200立方米,那边边有抗渗要求的灌浆料约8000立方米,因灌浆料强度等级较高,且要求其既早强、又防冻、又抗渗,动工时应采取专门处购置法方能满绝对可以上要求。混凝土地面、地面都离不开混凝土,并且绝大部分数地面都是混凝土混凝土地坪,尤其车间车间、地下停车场、库存物流中心、学校超级市场等场所都离不开混凝土!

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    当墙厚等于梁宽时,墙与梁合并按墙计算;当墙厚小于梁宽时,墙梁分别计算。2.墙与板相交,墙高算至板的底面。3.墙净长小于或等于4倍墙厚时,按柱计算;墙净长大于4倍墙厚,而小于或等于7倍墙厚时,按短肢剪力墙计算。1.带反梁的雨篷按有梁板定额子目计算。2.零星高强无收缩灌浆料构件,系指每件体积在以内的未列出定额项目的构件。3.现浇挑檐天沟与板(包括屋面板、楼板)连接时,以外墙为分界线;与圈梁(包括其他梁)连接时,以梁外边线为分界线。外墙外边线或梁外边线以外为挑檐天沟。现浇高强无收缩灌浆料及钢筋高强无收缩灌浆料模板工程量,按以下规定计算:现浇高强无收缩灌浆料及钢筋高强无收缩灌浆料模板工程量。

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    清理灌浆空间并提前将混凝土表面润湿。支设模板并用水泥(砂)浆、塑料胶带封堵模板连接处以确保不漏水、漏浆。按灌浆料重量的12-15%加水量加水搅拌(机械搅拌2-3分钟,人工搅拌5分钟以上)将搅拌均匀的灌浆料从一个方向灌入灌浆部位。必要时可借助竹条或钢钎导流,可适当振捣或轻轻敲打模板。施工完毕后应立即覆盖塑料薄膜并加盖草帘或棉被阴湿养护3-7天。使用温度为-10℃至40℃。严禁在灌浆料中掺入任何外加剂或外掺料。高温养护1.灌浆前24h采取措施,防止灌浆部位受到阳光直射或其他热辐射。2.采取适当降温措施,与水泥基灌浆材料接触混凝土基础和设备底板的温度不大于35℃。3.浆体入模温度不应大于30℃。

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  • 锂离子电池极片制造一般工艺流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂形成极片,极片颗粒涂层经过实致密化,再裁切或分条。辊压是锂电池极片最常用的实...

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    锂离子电池极片制造一般工艺流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂形成极片,极片颗粒涂层经过压实致密化,再裁切或分条。辊压是锂电池极片最常用的压实工艺,相对于其他工艺过程,辊压对极片孔洞结构的改变巨大,而且也会影响导电剂的分布状态,从而影响电池的电化学性能。为了获得最优化的孔洞结构,充分认识和理解辊压压实工艺过程是十分重要的。

    辊压工艺基本过程

    工业生产上,锂电池极片一般采用对辊机连续辊压压实,如图1所示,在此过程中,两面涂敷颗粒涂层的极片被送入两辊的间隙中,在轧辊线载荷作用下涂层被压实,从辊缝出来后,极片会发生弹性回弹导致厚度增加。因此,辊缝大小和轧制载荷是两个重要的参数,一般地,辊缝要小于要求的极片最终厚度,或载荷作用能使涂层被压实。另外,辊压速度的大小直接决定载荷作用在极片上的保持时间,也会影响极片的回弹,最终影响极片的涂层密度和孔隙率。

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    图1极片辊压过程示意图

    在轧制速度Vcal下,极片通过辊缝时,线载荷可由式(1)计算: qL = FN / WC

    其中,qL为作用在极片上的线载荷,FN为作用在极片上的轧制力,Wc为极片涂层的宽度。

    辊压过程极片微观结构的演变

    通过辊缝,极片被压实,涂层密度由初始值ρc,0变为ρc。压实密度ρc可由式(2)计算:

    f5b2c624286d3088c9003ea8f770f89f.png(2)

    其中,mE为单位面积内的电极片重量,mC为单位面积内的集流体重量,hE为电极片厚度,hC为集流体厚度。而压实密度与极片孔隙率相关,物理上的涂层孔隙率εc,ph可由式(3)计算,其含义为颗粒内部的孔隙和颗粒之间的孔隙在涂层的体积分数:

    08150fd6ab1356b6298ef38e7125a08b.png(3)

    其中,ρph为涂层各组成材料平均物理真密度。

    在实际的辊压工艺中,随着轧制压力变化,极片涂层压实密度具有一定规律,图2为极片涂层密度与轧制压力的关系。

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    图2极片涂层密度与轧制压力的关系

    曲线 I 区域,为第一阶段。此阶段压力相对较小,涂层内颗粒产生位移,孔隙被填充,压力稍有增加时,极片的密度快速增加,极片的相对密度变化有规律。

    曲线 II 区域,为第二阶段。此阶段压力继续增加,极片经压缩后,密度已增高。孔隙已被填充,浆料颗粒产生了更大的压实阻力。压力再继续提高,但极片密度增加较少。因此时浆料颗粒间的位移已经减少,颗粒大量的变形还没开始。

    曲线 III 区域,为第三阶段。当压力超过一定值后,压力增加极片密度也会继续增加,随后又逐渐平缓下来。这是因为当压力超过浆料颗粒的临界压力时,颗粒开始变形、破碎,颗粒内部的孔隙也被填充,使极片密度继续增大。但当压力继续增加,极片密度的变化逐渐平缓。

    实际极片轧制过程的情况十分复杂。在第一阶段,粉末体的致密化虽然以浆料颗粒的位移为主,但同时也有少量的变形。在第三阶段,致密化以浆料颗粒的变形为主,同时也会存在少量位移。

    另外,由于正负极材料本身性质差异,正负极极片辊压过程微观结构变化也不相同。正极颗粒材料硬度大,不容易产生变形,而石墨负极硬度小,压实过程会发生塑性变形,如图3所示。中等程度的压实会减轻石墨的塑性变形量,锂离子嵌入和脱出阻力更小,电池循环稳定性更好。而载荷过大可能导致颗粒破碎。正极极片中由于活性物质导电性很差,与负极相比,辊压过程引起导电剂分布变化对电子传导影响更明显。

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    图3 正负极极片辊压颗粒位移和变形示意图

    压实密度对电化学性能的影响

    在电池极片中,电子传导主要通过,而锂离子传导主要通过多孔结构中的电解液相进行,电解液填充在多孔电极的孔隙中,锂离子在孔隙内通过电解液传导,锂离子的传导特性与孔隙率密切相关。孔隙率越大,相当于电解液相体积分数越高,锂离子有效电导率越大。而电子通过活物质或碳胶相等固相传导,固相的体积分数,迂曲度又直接决定电子有效电导率。孔隙率和固相的体积分数是相互矛盾的,孔隙率大必然导致固相体积分数降低,因此,锂离子和电子的有效传导特性也是相互矛盾的。

    一方面,压实极片改善电极中颗粒在之间的接触,以及电极涂层和集流体之间的接触面积,降低不可逆容量损失接触内阻和交流阻抗。另一方面,压实太高,孔隙率损失,孔隙的迂曲度增加,颗粒发生取向,或活物质颗粒表面粘合剂被挤压,限制锂盐的扩散和离嵌入/脱嵌,锂离子扩散阻力增加,电池倍率性能下降。

    辊压工艺参数的影响规律

    前面提到辊压工艺直接决定极片的多孔结构,而线载荷、速度等辊压工艺参数对极片微观结构到底有什么样的影响呢?德国布伦瑞克工业大学研究人员Chris Meyer等做了相关的研究。

    他们研究发现,锂离子电池极片的压实过程也遵循粉末冶金领域的指数公式(4),这揭示了涂层密度或孔隙率与压实载荷之间的关系。

    43f8c074d7e08212c1efb84b35274825.png(4)

    其中,ρc,max和γc可以通过实验数据拟合得到,分别表示某工艺条件下涂层能够达到的最大压实密度以及涂层压实阻抗。

    表1 实验用正负极极片参数

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    研究者对表1中所示NCM三元正极极片和石墨负极极片进行辊压实验,研究辊压工艺参数对极片涂层密度和孔隙率的影响规律。根据材料物理真密度计算,当孔隙率为0%时,正极涂层密度应该为4.3 g/cc,负极涂层密度应该为2.2 g/cc。而实际上根据实验数据拟合得到了参数(见表2)表明正极涂层达到的最大密度约3.2 g/cc,负极约为1.7 g/cc。

    图4是辊压线载荷和正负极极片涂层密度的关系,不同的载荷和辊压线速度条件下采集实验数据点,然后采用指数方程(4)对数据进行拟合,得到相应的方程拟合参数,列入表2中。表示为涂层的压实阻抗,较低值表明随着线载荷增加,涂层密度能够较快达到最大值,而较高的阻抗值表明涂层密度较慢达到最大值。从图4和表2中可见,辊压速度对涂层密度影响较小,较小的速度导致涂层密度略微增加。另外,正负极极片的压实过程差异大,正极极片压实阻抗大约为负极的一倍多,这是由于正负极材料特性差异引起的,正极颗粒硬度大,压实阻抗大,而负极颗粒硬度小,压实阻抗小,更容易辊压压实。

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    图4线载荷与正负极极片涂层压实密度的关系

    表2 不同辊压工艺条件下拟合得到的参数值

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    此外,从孔隙结构角度分析辊压工艺的影响。电池极片涂层的孔隙主要包含两类:颗粒材料内部的孔隙,尺寸为纳米-亚微米级;颗粒之间的孔隙,尺寸为微米级。图5是不同辊压条件下正负极极片中孔径分布情况,首先很明显可以看到极片压实可以减小孔径尺寸并降低孔隙含量。随着压实密度增加,与正极相比,负极孔径尺寸更明显降低,这是由于负极涂层压实阻抗低更容易被辊压压实。同时数据表明辊压速度对孔隙结构的较小。

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    图5不同辊压条件下孔径分布

    从涂层的孔隙率角度考虑,辊压线载荷与涂层孔隙率之间也可以通过指数方程拟合得到规律,图6是线载荷与正负极极片涂层孔隙率的关系,不同的线载荷作用下对正负极极片进行辊压,通过物理真密度计算孔隙率、同时也通过实验测量涂层的孔隙率,得到的数据点作图并进行线性拟合,结果如图6所示。

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    图6线载荷与正负极极片涂层孔隙率的关系

    辊压工艺对锂电池极片微观结构影响巨大,特别是对多孔结构,因此,辊压工艺强烈影响电池性能。总之,在锂电池技术研究与开发中,我们同样需要特别关注制造工艺。

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