【浩博电池资讯】锂电池配料基础教程

锂电池配料基础教程

一、 电极的组成：
1、 正极组成：
a、 钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池进步锂源。
b、 导电剂：进步正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。
进步正极片的电解液的吸液量，添加反响界面，削减极化。
c、 PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
d、 正极引线：由铝箔或铝带制成。
2、 负极组成：
a、 石墨：负极活性物质，构成负极反响的主要物质；主要分为天然石墨和人工
石墨两大类。
b、 导电剂：进步负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。
进步反响深度及运用率。
防止枝晶的发生。
运用导电资料的吸液才能，进步反响界面，削减极化。
（可根据石墨粒度散布挑选加或不加）。
c、 添加剂：下降不行逆反响，进步粘附力，进步浆料黏度，防止浆料沉积。
d、 水性粘合剂：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
e、 负极引线：由铜箔或镍带制成。
二、 配料目的：
配料进程实际上是将浆料中的各种组成按规范份额混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的一致性。配料大致包括五个进程，即：质料的预处理、掺和、浸湿、涣散和絮凝。
三、 配料原理：
（一） 、正极配料原理
1、 质料的理化功能。
（1） 钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，一般为碱性，PH值为10-11左右。
锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，一般为弱碱性，PH值为8左右。
（2） 导电剂：非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为 2-5 μm；主要有一般碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般挑选超导碳黑和石墨乳复配；一般为中性。
（3） PVDF粘合剂：非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。
（4） NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。
2、 质料的预处理
（1） 钴酸锂：脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。
（2） 导电剂：脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。
（3） 粘合剂：脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。
（4） NMP：脱水。运用枯燥分子筛脱水或选用特别取料设施，直接运用。
3、 质料的掺和：
（1） 粘合剂的溶解（按规范浓度）及热处理。
（2） 钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，进步聚会作用和的导电性。配成浆料后不会单独散布于粘合剂中，球磨时刻一般为2小时左右；为防止混入杂质，一般运用玛瑙球作为球磨介子。
4、 干粉的涣散、浸湿：
（1） 原理：固体粉末放置在空气中，跟着时刻的推移，将会吸附部分空气在固体的外表上，液体粘合剂参加后，液体与气体开端争夺固体外表；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体能够浸湿固体，将气体挤出。
当潮湿角≤90度，固体浸湿。
当潮湿角＞90度，固体不浸湿。
正极资料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料涣散相对简单。
（2） 涣散办法对涣散的影响：
A、 静置法（时刻长，作用差，但不损害资料的原有结构）；
B、 拌和法；自转或自转加公转（时刻短，作用佳，但有可能损害个别
资料的本身结构）。
1、拌和桨对涣散速度的影响。拌和桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型拌和桨用来对付涣散难度大的资料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于涣散难度较低的状态，作用佳。
2、拌和速度对涣散速度的影响。一般说来拌和速度越高，涣散速度越快，但对资料本身结构和对设备的损害就越大。
3、浓度对涣散速度的影响。一般情况下浆料浓度越小，涣散速度越快，但太稀将导致资料的浪费和浆料沉积的加重。
4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大，柔制强度越大，粘接强度
越大；浓度越低，粘接强度越小。
5、真空度对涣散速度的影响。高真空度有利于资料缝隙和外表的气体排出，下降液体吸附难度；资料在完全失重或重力减小的情况下涣散均匀的难度将大大下降。
6、温度对涣散速度的影响。适合的温度下，浆料流动性好、易涣散。太热浆料简单结皮，太冷浆料的流动性将大打折扣。
5、 稀释。将浆料调整为适宜的浓度，便于涂布。
（二）、负极配料原理（大致与正极配料原理相同）
1、 质料的理化功能。
（1） 石墨：非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中涣散；不易吸水，也不易在水中涣散。被污染的石墨，在水中涣散后，简单从头聚会。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。
（2） 水性粘合剂（SBR）：小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。
（3） 防沉积剂（CMC）：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。
（4） 异丙醇：弱极性物质，参加后可减小粘合剂溶液的极性，进步石墨和粘合剂溶液的相容性；具有激烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，进步粘结强度。
乙醇：弱极性物质，参加后可减小粘合剂溶液的极性，进步石墨和粘合剂溶液的相容性；具有激烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链，进步粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑本钱要素然后挑选添加哪种）。
（5）去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动性。
2、 质料的预处理：
（1） 石墨：A、混合，使质料均匀化，进步一致性。B、300~400℃常压烘烤，除掉外表油性物质，进步与水性粘合剂的相容才能，修圆石墨外表棱角（有些资料为坚持外表特性，不答应烘烤，否则效能下降）。
（2） 水性粘合剂：恰当稀释，进步涣散才能。
3、 掺和、浸湿和涣散：
（1） 石墨与粘合剂溶液极性不同，不易涣散。
（2） 可先用醇水溶液将石墨初步潮湿，再与粘合剂溶液混合。
（3） 应恰当下降拌和浓度，进步涣散性。
（4） 涣散进程为削减极性物与非极性物间隔，进步势能或外表能，所认为吸热反响，拌和时总体温度有所下降。如条件答应应该恰当升高拌和温度，使吸热变得简单，同时进步流动性，下降涣散难度。
（5） 拌和进程如参加真空脱气进程，排除气体，促进固-液吸附，作用更佳。
（6） 涣散原理、涣散办法同正极配料中的相关内容，在三、（一）、4中有具体论说，在此不予具体解说。
4、 稀释。将浆料调整为适宜的浓度，便于涂布。
四、 配料注意事项：
1、 防止混入其它杂质；
2、 防止浆料飞溅；
3、 浆料的浓度（固含量）应从高往低逐渐调整，以免添加费事；
4、 在拌和的间歇进程中要注意刮边和刮底，保证涣散均匀；
5、 浆料不宜长时刻放置，以免沉积或均匀性下降；
6、 需烘烤的物料有必要密封冷却之后方能够参加，以免组分资料性质改变；
7、 拌和时刻的长短以设备功能、资料参加量为主；拌和桨的运用以浆料涣散难度进行更换，无法更换的可将转速由慢到快进行调整，以免损害设备；
8、 出料前对浆料进行过筛，除掉大颗粒以防涂布时造成断带；
9、 对配料人员要加强训练，保证其把握专业知识，以免变成大祸；
10、 配料的关键在于涣散均匀，把握该中心，其它方法可自行调整。