干混工艺通过消除通常导致一维碳添加剂结块的溶剂来改善分散性。通过在无溶剂环境中利用高强度机械混合，该方法利用 Se-SPAN 颗粒的低表面能来驱动多壁碳纳米管 (MWCNT) 的快速剥离。这导致添加剂分布均匀，并且比传统的浆料工艺能够实现更高效的导电网络。
传统的溶剂基处理通常会因导电添加剂的团聚而降低电极性能。干混通过使用机械力和固有的材料兼容性来物理解缠 MWCNT，从而解决了这个问题，确保了整个电极基体中存在全面的导电通路。
无溶剂分散的力学原理
消除团聚的根本原因
在传统的电极制造中，溶剂通常是添加剂分布不良的主要罪魁祸首。液体的存在会产生表面张力和毛细作用力，从而导致MWCNT等一维添加剂聚集在一起。
通过完全去除溶剂，干混工艺消除了促进这种团聚的环境。这使得添加剂能够保持独立，而不是坍塌成无效的团块。
高强度混合的作用
该工艺的成功在很大程度上依赖于高强度机械混合。简单的混合是不够的；需要显著的剪切力来打散纳米管束。
这种机械能取代了湿法工艺中化学表面活性剂的作用。它在物理上迫使纳米管分离并整合到电极材料中。
材料兼容性和网络形成
利用低表面能
该特定工艺的有效性源于Se-SPAN 颗粒的特性，它们具有天然的低表面能。
这种特性使得 Se-SPAN 在干燥环境中与 MWCNT 高度兼容。表面能冲突的缺乏使得材料能够紧密混合，而不会产生液体悬浮液中可能出现的排斥力。
实现快速剥离
机械强度和材料兼容性的结合导致 MWCNT 的快速剥离。
纳米管被剥离，而不是保持缠结的绳索状。这种剥离对于最大化导电添加剂和活性材料之间的表面积接触至关重要。
构建全面的导电网络
改善分散性的最终目标是提高电学性能。由于 MWCNT 均匀分布在整个基体中，它们形成了全面的导电网络。
这确保了电子在 Se-SPAN 材料中具有高效、不间断的通路，直接转化为更好的电极性能。
理解权衡
设备依赖性
虽然在化学上更简单，但该工艺产生了对机械能力的依赖。您必须使用能够提供高强度剪切力的设备。
标准的低能耗混合器可能无法产生剥离 MWCNT 所需的力，从而导致导电性差的区域。
精确控制
该工艺依赖于物理剥离而不是化学悬浮。这需要对混合持续时间和强度进行精确控制。
混合不足将导致束保持完整，而过大的力理论上可能会损坏纳米管的高纵横比结构，从而降低其导电效率。
为您的目标做出正确选择
采用干混工艺会显著改变电极制造的参数。根据您的具体目标，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是最大化导电性：优先考虑高强度机械混合，以确保 MWCNT 完全剥离并形成强大的渗流网络。
- 如果您的主要重点是材料一致性：在干燥环境中利用 Se-SPAN 的低表面能，以避免溶剂蒸发通常引起的密度梯度和偏析。
通过从方程式中去除溶剂，您可以将 MWCNT 分散从复杂的化学挑战转变为可控的机械优势。
总结表：
| 特征 | 传统湿法混合 | 高强度干混 |
|---|---|---|
| 机理 | 溶剂中的化学悬浮 | 高强度机械剪切 |
| MWCNT 状态 | 因表面张力易结块 | 快速剥离和解缠 |
| 材料协同作用 | 受溶剂兼容性限制 | 通过 Se-SPAN 低表面能优化 |
| 网络质量 | 分散的导电通路 | 全面、均匀的导电网络 |
| 关键依赖性 | 化学表面活性剂和干燥时间 | 精确的机械力和持续时间 |
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参考文献
- Dong Jun Kim, Jung Tae Lee. Solvent‐Free Dry‐Process Enabling High‐Areal Loading Selenium‐Doped SPAN Cathodes Toward Practical Lithium–Sulfur Batteries. DOI: 10.1002/smll.202503037
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
