鉅大LARGE | 點擊量：1058次 | 2019年03月01日
鋰電漿料穩(wěn)定性優(yōu)化
鋰電漿料需要具有較好的穩(wěn)定性，這是電池生產(chǎn)過程中保證電池一致性的一個重要指標。隨著合漿結(jié)束，攪拌停止，漿料會出現(xiàn)沉降、絮凝聚并等現(xiàn)象，產(chǎn)生大顆粒，這會對后續(xù)的涂布等工序造成較大的影響。因而檢測和控制好漿料的穩(wěn)定性十分重要。
對于合漿工序而言，合漿的攪拌工藝、粘結(jié)劑、固含量和漿料粘度對漿料的穩(wěn)定性有重大的意義。本文主要針對負極漿料進行研究，通過優(yōu)化攪拌工藝、穩(wěn)定劑、固含量和漿料粘度，從而提高漿料的穩(wěn)定性。
攪拌工藝對漿料穩(wěn)定性的影響
分散過程，主要有三個階段，分別為潤濕階段、粒子集群的破裂階段和穩(wěn)定化階段，其中潤濕階段主要由分子之間作用力和分子間的表面張力決定，粒子集群的破裂階段主要由攪拌方式?jīng)Q定，穩(wěn)定化階段主要由具有穩(wěn)定作用的CMC決定。機械推力、粒子間的碰撞和剪切力決定粒子集群的破裂程度，攪拌方式?jīng)Q定了粒子集群破裂程度，只有充分有效的剪切力才能獲得較高程度的粒子集群破裂，而使用高粘度攪拌工藝就可以使分散體介質(zhì)中的在較高的黏度攪拌，從而獲得高剪切力。
通過漿料穩(wěn)定性測試，由圖1比較相同攪拌時間內(nèi)，負極配方兩種不同的攪拌方式可以得出，測試12h，常規(guī)攪拌的TSJ(不穩(wěn)定性指數(shù))1.05要高于高粘度攪拌工藝rsj值0.75，所以高粘度攪拌工藝所獲得的漿料穩(wěn)定性要優(yōu)于常規(guī)攪拌工藝。
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%
由圖2兩種攪拌方式下漿料涂布后的SEM圖對比可見，??用高粘度攪拌工藝漿料中導電劑能較好地分散在主料的表面，均勻地包覆住主料石墨粉，而常規(guī)工藝，導電劑部分團聚造成了其不能完全包裹住主料，影響極片的導電性，造成電池的倍率性能降低。
固含量與粘度對漿料穩(wěn)定性的影響
固含量和漿料粘度是合漿過程中的一個重要指標，對后段涂布工序有較大影響。同種工藝與配方，漿料固含量越高，粘度越大，反之亦然。
影響漿料粘度的因素:攪拌漿料的轉(zhuǎn)速、時間控制、配料順序、環(huán)境溫濕度等。正極漿料在暴露在空氣中易吸收空氣中的水分，粘結(jié)劑出現(xiàn)凝聚，使得漿料粘度有所增大，另外，顆粒沉降及團聚也可能使粘度增加。
粘度不同對電極的影響主要是面密度的均一性。在一致性極差的情況下,在充電過程中負極會局部析鋰，循環(huán)越來越差。
漿料粘度本身不會影響電芯的性能，但對漿料穩(wěn)定性有較大影響，且粘度會導致涂布種種問題，漿料粘度的調(diào)整，是需要根據(jù)材料的性能特性及涂布機的性能來設(shè)定調(diào)整。
圖3比較了負極配方所制得的幾種不同粘度下漿料的穩(wěn)定性，經(jīng)比較從圖3可見，對于配方所制得的幾種漿料，隨著粘度的增加，漿料穩(wěn)定性隨之增加，即在一定的粘度范圍內(nèi)，固含量越大，漿料穩(wěn)定性越好，但漿料粘度過大，在后續(xù)涂布時容易產(chǎn)生劃痕，一方面造成極片外觀較差，另一方面在充電過程中易造成負極析鋰，所以選擇漿料粘度在4000mPa-s左右，固含量為46%左右，比較合適。
CMC取代度(DS)對漿料穩(wěn)定性的影響
作為負極配方中重要組成成分，CMC是一種重要的纖維素醚，是天然纖維經(jīng)過化學改性后所獲得的一種水溶性好的聚陰離子纖維素化合物，在漿料中起著穩(wěn)定劑、增稠劑、分散劑和粘結(jié)劑的作用。衡量CMC的主要指標是取代度和純度。取代度是影響CMC水溶性的主要因素，而水溶性對粘度的影響也很大。結(jié)合表1和圖4比較三種CMC性質(zhì)可以得知，DS不同，則CMC的性質(zhì)也不同；取代度越大，溶解性就越強，粘度也隨之增強，比較由三種CMC所制備的漿料穩(wěn)定性可知，DS值越大，漿料TSJ指數(shù)越小，即漿料穩(wěn)定性越好。
對于合漿工序，攪拌方式?jīng)Q定了粒子集群破裂程度，充分有效的剪切力可以獲得較高程度的粒子集群破裂程度，提高漿料的穩(wěn)定性;同種漿料，固含量與粘度成反比，在一定范圍內(nèi)，粘度越高，漿料穩(wěn)定性越高;取代度越大，CMC溶解性就越強，所合漿料的穩(wěn)定性越好。
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