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有關(guān)鋰離子電池配料詳解

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3262次  |  2020年10月13日  

一、電極的組成:


1、正極組成:


a、鈷酸鋰:正極活性物質(zhì),鋰離子源,為電池進(jìn)步鋰源。


b、導(dǎo)電劑:進(jìn)步正極片的導(dǎo)電性,補(bǔ)償正極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性。


進(jìn)步正極片的電解液的吸液量,添加反響界面,削減極化。


c、PVDF粘合劑:將鈷酸鋰、導(dǎo)電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。


d、正極引線:由鋁箔或鋁帶制成。


2、負(fù)極組成:


a、石墨:負(fù)極活性物質(zhì),構(gòu)成負(fù)極反響的重要物質(zhì);重要分為天然石墨和人工


石墨兩大類。


b、導(dǎo)電劑:進(jìn)步負(fù)極片的導(dǎo)電性,補(bǔ)償負(fù)極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性。


進(jìn)步反響深度及運(yùn)用率。


防止枝晶的發(fā)生。


運(yùn)用導(dǎo)電資料的吸液才能,進(jìn)步反響界面,削減極化。


(可根據(jù)石墨粒度散布選擇加或不加)。


c、添加劑:下降不行逆反響,進(jìn)步粘附力,進(jìn)步漿料黏度,防止?jié){料沉積。


d、水性粘合劑:將石墨、導(dǎo)電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。


e、負(fù)極引線:由銅箔或鎳帶制成。


二、配料目的:


配料進(jìn)程實(shí)際上是將漿料中的各種組成按規(guī)范份額混合在一起,調(diào)制成漿料,以利于均勻涂布,保證極片的一致性。配料大致包括五個(gè)進(jìn)程,即:質(zhì)料的預(yù)處理、摻和、浸濕、渙散和絮凝。


三、配料原理:


(一)、正極配料原理


1、質(zhì)料的理化功能。


(1)鈷酸鋰:非極性物質(zhì),不規(guī)則形狀,粒徑D50一般為6-8μm,含水量≤0.2%,一般為堿性,PH值為10-11左右。


錳酸鋰:非極性物質(zhì),不規(guī)則形狀,粒徑D50一般為5-7μm,含水量≤0.2%,一般為弱堿性,PH值為8左右。


(2)導(dǎo)電劑:非極性物質(zhì),葡萄鏈狀物,含水量3-6%,吸油值~300,粒徑一般為2-5μm;重要有一般碳黑、超導(dǎo)碳黑、石墨乳等,在大批量應(yīng)用時(shí)一般選擇超導(dǎo)碳黑和石墨乳復(fù)配;一般為中性。


(3)PVDF粘合劑:非極性物質(zhì),鏈狀物,分子量從300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性變差。


(4)NMP:弱極性液體,用來溶解/溶脹PVDF,同時(shí)用來稀釋漿料。


2、質(zhì)料的預(yù)處理


(1)鈷酸鋰:脫水。一般用120oC常壓烘烤2小時(shí)左右。


(2)導(dǎo)電劑:脫水。一般用200oC常壓烘烤2小時(shí)左右。


(3)粘合劑:脫水。一般用120-140oC常壓烘烤2小時(shí)左右,烘烤溫度視分子量的大小決定。


(4)NMP:脫水。運(yùn)用枯燥分子篩脫水或選用特別取料設(shè)施,直接運(yùn)用。


3、質(zhì)料的摻和:


(1)粘合劑的溶解(按規(guī)范濃度)及熱處理。


(2)鈷酸鋰和導(dǎo)電劑球磨:使粉料初步混合,鈷酸鋰和導(dǎo)電劑粘合在一起,進(jìn)步聚會(huì)用途和的導(dǎo)電性。配成漿料后不會(huì)單獨(dú)散布于粘合劑中,球磨時(shí)刻一般為2小時(shí)左右;為防止混入雜質(zhì),一般運(yùn)用瑪瑙球作為球磨介子。


4、干粉的渙散、浸濕:


(1)原理:固體粉末放置在空氣中,跟著時(shí)刻的推移,將會(huì)吸附部分空氣在固體的外表上,液體粘合劑參加后,液體與氣體開端爭奪固體外表;假如固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強(qiáng),液體不能浸濕固體;假如固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強(qiáng),液體能夠浸濕固體,將氣體擠出。


當(dāng)潮濕角≤90度,固體浸濕。


當(dāng)潮濕角>90度,固體不浸濕。


正極資料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕,所以正極粉料渙散相對(duì)簡單。


(2)渙散辦法對(duì)渙散的影響:


A、靜置法(時(shí)刻長,用途差,但不損害資料的原有結(jié)構(gòu));


B、拌和法;自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)(時(shí)刻短,用途佳,但有可能損害個(gè)別


資料的本身結(jié)構(gòu))。


1、拌和槳對(duì)渙散速度的影響。拌和槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型拌和槳用來對(duì)付渙散難度大的資料或配料的初始階段;球形、齒輪形用于渙散難度較低的狀態(tài),用途佳。


2、拌和速度對(duì)渙散速度的影響。一般說來拌和速度越高,渙散速度越快,但對(duì)資料本身結(jié)構(gòu)和對(duì)設(shè)備的損害就越大。


3、濃度對(duì)渙散速度的影響。一般情況下漿料濃度越小,渙散速度越快,但太稀將導(dǎo)致資料的浪費(fèi)和漿料沉積的加重。


4、濃度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。濃度越大,柔制強(qiáng)度越大,粘接強(qiáng)度


越大;濃度越低,粘接強(qiáng)度越小。


5、真空度對(duì)渙散速度的影響。高真空度有利于資料縫隙和外表的氣體排出,下降液體吸附難度;資料在完全失重或重力減小的情況下渙散均勻的難度將大大下降。


6、溫度對(duì)渙散速度的影響。適合的溫度下,漿料流動(dòng)性好、易渙散。太熱漿料簡單結(jié)皮,太冷漿料的流動(dòng)性將大打折扣。


5、稀釋。將漿料調(diào)整為適宜的濃度,便于涂布。


(二)、負(fù)極配料原理(大致與正極配料原理相同)


1、質(zhì)料的理化功能。


(1)石墨:非極性物質(zhì),易被非極性物質(zhì)污染,易在非極性物質(zhì)中渙散;不易吸水,也不易在水中渙散。被污染的石墨,在水中渙散后,簡單從頭聚會(huì)。一般粒徑D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則,重要有球形、片狀、纖維狀等。


(2)水性粘合劑(SBR):小分子線性鏈狀乳液,極易溶于水和極性溶劑。


(3)防沉積劑(CMC):高分子化合物,易溶于水和極性溶劑。


(4)異丙醇:弱極性物質(zhì),參加后可減小粘合劑溶液的極性,進(jìn)步石墨和粘合劑溶液的相容性;具有激烈的消泡用途;易催化粘合劑網(wǎng)狀交鏈,進(jìn)步粘結(jié)強(qiáng)度。


乙醇:弱極性物質(zhì),參加后可減小粘合劑溶液的極性,進(jìn)步石墨和粘合劑溶液的相容性;具有激烈的消泡用途;易催化粘合劑線性交鏈,進(jìn)步粘結(jié)強(qiáng)度(異丙醇和乙醇的用途從本質(zhì)上講是相同的,大批量生產(chǎn)時(shí)可考慮本錢要素然后選擇添加哪種)。


(5)去離子水(或蒸餾水):稀釋劑,酌量添加,改變漿料的流動(dòng)性。


2、質(zhì)料的預(yù)處理:


(1)石墨:A、混合,使質(zhì)料均勻化,進(jìn)步一致性。B、300~400℃常壓烘烤,除掉外表油性物質(zhì),進(jìn)步與水性粘合劑的相容才能,修圓石墨外表棱角(有些資料為堅(jiān)持外表特性,不答應(yīng)烘烤,否則效能下降)。


(2)水性粘合劑:恰當(dāng)稀釋,進(jìn)步渙散才能。


3、摻和、浸濕和渙散:


(1)石墨與粘合劑溶液極性不同,不易渙散。


(2)可先用醇水溶液將石墨初步潮濕,再與粘合劑溶液混合。


(3)應(yīng)恰當(dāng)下降拌和濃度,進(jìn)步渙散性。


(4)渙散進(jìn)程為削減極性物與非極性物間隔,進(jìn)步勢(shì)能或外表能,所認(rèn)為吸熱反響,拌和時(shí)總體溫度有所下降。如條件答應(yīng)應(yīng)該恰當(dāng)升高拌和溫度,使吸熱變得簡單,同時(shí)進(jìn)步流動(dòng)性,下降渙散難度。


(5)拌和進(jìn)程如參加真空脫氣進(jìn)程,排除氣體,促進(jìn)固-液吸附,用途更佳。


(6)渙散原理、渙散辦法同正極配料中的相關(guān)內(nèi)容,在三、(一)、4中有具體論說,在此不予具體解說。


4、稀釋。將漿料調(diào)整為適宜的濃度,便于涂布。


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