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이차전지 슬러리용 파일럿 점도 모니터링 시스템 개발 및 검증
유현동(Hyun Dong You),최현우(Hyeon Woo Choi),이병민(Byung Min Lee),김한성(Han Sung Kim),황욱렬(Wook Ryol Hwang) 대한기계학회 2024 大韓機械學會論文集B Vol.48 No.3
리튬-이온 이차전지 전극 믹싱공정에서 슬러리의 유변물성은 최종 제품의 품질 및 특성에 영향을 미치며 그 중 점도는 대표적 지표 중 하나이다. 슬러리의 점도는 전단율에 따라 바뀌기 때문에 제조공정 중 연속적 유동을 대표할 수 있는 전단율과 점도를 측정할 필요성이 있다. 본 연구에서는 배관 내에서 슬러리가 수송될 때 실시간으로 점도를 측정할 수 있는 점도 모니터링 시스템을 개발하였고, 에너지 소산율 기반의 유동 정량화 기법을 이용하여 슬러리의 유효전단율에 따른 유효 점도를 측정하였으며, 이렇게 측정된 유효전단율-유효점도의 상관관계를 물질전단율-물질점도 관계와 비교하였다. 슬러리에 최적화된 보정계수를 적용하여 얻은 유효전단율계수를 사용한 점도 예측 결과는 레오메터를 이용한 점도측정 데이터와 비교했을 때 약 10.48% 내에서 일치하였다. In the mixing process of lithium-ion secondary battery electrodes, rheological properties of anode and cathode slurries influence significantly the electrochemical and thermomechanical behaviors of the final electrode and, among others, the viscosity is the most important property. The slurry viscosity varies with shear rate and, therefore, the measurement of viscosity involves both the measurements of (representative) both shear rate and viscosity. In this study, we developed and validated a pilot-scale in-situ/on-line viscosity monitoring system through a pipe flow system, using the energy-dissipation-rate-based flow quantification technique, by determining the effective viscosity and effective shear rate from the information of the pressure drop and flow rate, respectively. The viscosity measurement results were validated through both numerical and experimental methods. The measured viscosity as a function of the effective shear rate had with less than 10.48% errors in comparison with the rheological data, once the optimized correction factor for the slurry was employed.
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