在鋰離子電池前段配料過程中最普遍被使用的溶劑就是NMP，俗稱甲基，學名叫N-甲基吡咯烷酮，分子式為C5H9NO

雖然絕大部分的NMP會在涂布過程中被蒸發(fā)去除，但圍繞著NMP溶劑仍然有一些相關的問題還沒有得到明確的答案，比如NMP殘留或其中雜質對鋰離子電池性能的影響等。今天就給大家分享一些有關這方面的知識供大家參考討論。

1,鋰電漿料中溶劑的選擇

基本原則重要有以下幾個方面：

來源廣泛，價格合理;

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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無毒無污染，環(huán)境友好;

熔點低沸點高

化學穩(wěn)定性好;

能溶解PVDF及其改性樹脂;

曾經嘗試過的溶劑體系包括：H20,NMP,DMF,DMAC,DMSO等，下表列出了常見鋰離子電池溶劑的基本參數(shù)。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標稱電壓：28.8V
標稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域：勘探測繪、無人設備

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綜合來看最優(yōu)選擇是NMP和水，但是正極一般是采用油性PVDF體系，使用H20+CMC+SBR會帶來各種各樣的問題：

1、正極材料在CMC+SBR的膠液體系中很容易發(fā)生沉降，漿料穩(wěn)定性差;

2、SBR的不飽和鍵在高電位下會發(fā)生氧化反應而失去粘結性，極片掉粉，循環(huán)變差;

3、正極材料比表面積大，采用水系膠液體系，正極材料顆粒在表面吸附水后，后期烘烤過程極為困難，對電池性能影響極大;

2，NMP在電池中的用途

在配料階段：作為PVDF溶劑，參與漿料分散，形成介質均勻，在一定粘度范圍內長時間保持穩(wěn)定的漿料

在涂布階段：作為漿料的重要液體載體，以穩(wěn)定的厚度均勻涂敷在金屬基材上，要求和金屬基材有非常好的潤濕性和流動性

在涂布烘烤階段：濕膜在烘箱中勻速運行，溶劑有規(guī)律性揮發(fā)，NMP承擔造孔功能，NMP以穩(wěn)定的速度從濕膜中揮發(fā)，形成孔徑均勻，分布均勻的多孔微電極結構。

3，NMP中可能含有那些雜質

要回答這個問題必須要了解NMP的制造過程，γ-丁內酯與一甲胺。其反應式如下，重要是γ-丁內酯（GBL）與一甲胺(MMA)的氨化反應。由于NMP與原料γ-丁內酯的沸點僅差2℃,用精餾方法很難使二者分離,因而在反應中常使甲胺大大過量,以提高γ-丁內酯的轉化率,最大限度減少反應液中γ-丁內酯的殘余量,這是保證得到高純度的NMP產品的有效措施。

制備和運輸過程中的雜質包括：

有機類殘留產物及反應副產物(酸、醇、醛、酮、胺、酰胺等)；

殘留水份；

游離胺；

制備過程非金屬異物；

制備過程金屬異物

4，不同類雜質對電池性能的影響

有機類殘留產物及反應副產物(酸、醇、醛、酮、胺、酰胺等)。大部分有機殘留產物會在烘烤階段揮發(fā)，殘留在電池體系中的有集殘留產物在化成階段會影響到電解液溶劑正常的成膜反應，對電池性能造成嚴重影響。

含活潑氫原子的有機酸、醇、醛、酮等

首次充放電過程中，生成羧酸鋰或者烷氧基鋰等化合物，在有機溶劑中有一定溶解度，一方面導致SEI膜不穩(wěn)定性，降低Li+的傳導性，降低電池循環(huán)效率;另一方面與金屬鋰反應增大電池的不可逆容量。

胺和酰胺類

胺和酰胺類在充放電過程中會發(fā)生聚合用途，降低電解液的電導率，同時這些物質與LiPF6反應生成HF，影響電池的使用壽命。

殘留水份

對制程的影響：直接造成PVDF在分散時發(fā)生非溶解性分離反應，PVDF析出，影響漿料的穩(wěn)定性和分散效果

對性能的影響：

1、水與負極活性鋰反應消耗電池中有限的Li+,電池的不可逆容量增大;反應產物中大量出現(xiàn)氧化鋰和氟化鋰對電極電化學性能的改善不利;出現(xiàn)氣體，電池內壓力增大,鼓包導致安全問題。

2、水與電解液中的溶劑發(fā)生反應反應以PC為例:PC與水反應生成丙二醇和CO2，丙二醇與LiPF6反應生成鋰鹽和HF。

3、水與鋰鹽的用途機理，LiPF6水解反應:

(1)LiPF6分解反應:LiPF6---LiF+PF5

(2)PF5與痕量水反應:PF5+H2O---2HF+POF3

電池表面沉積的POF3和PF5造成電池的內阻新增，極化增大，HF的出現(xiàn)會催化上述反應的進程，同時HF會和電極表面的碳酸鹽或碳酸酯鹽發(fā)生反應，破壞SEI膜，繼續(xù)生產水:

(3)Li2CO3+2HF---2LiF+H2O+CO2

游離氨

NMP生產過程中有甲胺的加入，為使NMP的合成反應更加徹底，提高NMP純度，最終含有殘留胺，呈現(xiàn)堿性。由于堿性的存在導致PVDF分子發(fā)生消除反應生成C=C雙鍵使溶液顯色，隨著游離胺含量的新增，溶液的顏色逐漸變深，在攪拌過程中雙鍵不穩(wěn)定發(fā)生斷裂進而和相鄰的鏈發(fā)生交聯(lián)，直至凝膠。

制備過程控制失效導入異物(非金屬異物)

對過程影響:不溶于有機溶劑，在涂布時造成顆粒、劃線、漏箔、針孔等極片異常，造成成品率下降，嚴重時不容物刺破隔膜，還會造成電池內部短路，引發(fā)安全問題，電極制備工序是整個電池生產過程的核心工序，電極質量對整個產品的品質控制起到關鍵的用途，對粉塵異物的管控至關重要，所有生產過程在10萬級凈化的房間中進行，所有可能出現(xiàn)異物的工序都要新增吸塵功能，所以管控原材料中的雜質異物同樣非常重要。

制備過程控制失效導入異物(金屬異物)

重要可能導入的金屬雜質有Fe、Cr、Ni、Cu、Zn等。金屬雜質離子的還原電位比鋰離子低，因此在充電過程中，金屬雜質離子將首先嵌入碳負極中，占據(jù)了鋰離子嵌入的位置，因此減少了鋰離子電池的可逆容量。

以Fe雜質為例，當負極沉積的單質Fe積累到一定程度后，沉積鐵的棱角會刺穿隔膜，發(fā)生微短路，進一度導致自放電增大，嚴重內部短路會導致電池熱失控，發(fā)生安全事故。