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锂电池配料的根本知识

2018-11-12 16:03:00
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一、 电极的构成:  
1、 正极构成: 
a、 钴酸锂:正极活*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*,赔偿正极活*物质的电子导电*。 
进步正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。 
c、 PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一路。 
d、 正极引线:由铝箔或铝带制成。 
2、 负极构成: 
a、 石墨:负极活*物质,构成负极反应的首要物质;首要分为自然石墨和天然 
石墨两年夜类。 
b、 导电剂:进步负极片的导电*,赔偿负极活*物质的电子导电*。 
进步反应深度及操纵率。 
避免枝晶的产生。 
操纵导电质料的吸液才气,进步反应界面,减少极化。 
(可按照石墨粒度漫衍挑选加或不加)。 
c、 增加剂:降落不成逆反应,进步粘附力,进步浆料黏度,避免浆料沉淀。 
d、 水*粘合剂:将石墨、导电剂、增加剂和铜箔或铜网粘合在一路。 
e、 负极引线:由铜箔或镍带制成。 
2、 配料目标 : 
配料过程实际上是将浆猜中的各种构成按标准比例异化在一路,调制成浆料,以利于均匀涂布,包管极片的分歧*。配料年夜致包含五个过程,即:质料的预措置、掺杂、浸湿、分离和絮凝。 
3、 配料道理: 
(一) 、正极配料道理 
1、 质料的理化*能。 
(1) 钴酸锂:非极*物质,不法则形状,粒径D50通常是6-8 μm,含水量≤0.2%,凡是为碱*,PH值为10-11摆布。 
锰酸锂:非极*物质,不法则形状,粒径D50通常是5-7 μm,含水量≤0.2%,凡是为弱碱*,PH值为8摆布。 
(2) 导电剂:非极*物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径通常是 2-5 μm;首要有浅显碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在年夜批量利用时一般挑选超导碳黑和石墨乳复配;凡是为中*。 
(3) PVDF粘合剂:非极*物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量降落,粘*变差。 
(4) NMP:弱极*液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来浓缩浆料。 
2、 质料的预措置 
(1) 钴酸锂:脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时摆布。 
(2) 导电剂:脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时摆布。 
(3) 粘合剂:脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时摆布,烘烤温度食辗视量的年夜小决定。 
(4) NMP:脱水。利用枯燥分子筛脱水或采取特别取料设施,直接利用。 
3、 质料的掺杂: 
(1) 粘合剂的溶解(按标准浓度)及热措置。 
(2) 钴酸锂和导电剂球磨:使粉料开端异化,钴酸锂和导电剂粘合在一路,进步团聚感化和的导电*。配成浆料后不会伶仃漫衍于粘合剂中,球磨时候通常是2小时摆布;为避免混入杂质,凡是利用玛瑙球作为球磨介子。 
4、 干粉的分离、浸湿: 
(1) 道理:固体粉末安排在氛围中,跟着时候的推移,将会吸附部分氛围在固体的大要上,液体粘合剂插手后,液体与气体开端争夺固体大要;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不克不及浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。 
当润湿角≤90度,固体浸湿。 
当润湿角>90度,固体不浸湿。 
正极材猜中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分离相对容易。 
(2) 分离体例对分离的影响: 
A、 静置法(时候长,结果差,但不毁伤质料的原有布局); 
B、 搅拌法;自转或自转加公转(时候短,结果佳,但有可能毁伤个别 
质料的本身布局)。 
1、搅拌桨对分离速率的影响。搅拌桨年夜致包含蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对分离难度年夜的质料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分离难度较低的状况,结果佳。 
2、搅拌速率对分离速率的影响。一般说来搅拌速率越高,分离速率越快,但对质料本身布局和对装备的毁伤就越年夜。 
3、浓度对分离速率的影响。凡是环境下浆料浓度越小,分离速率越快,但太稀将导致质料的浪费和浆料沉淀的加重。 
4、浓度对粘结强度的影响。浓度越年夜,柔制强度越年夜,粘接强度 
越年夜;浓度越低,粘接强度越小。 
5、真空度对分离速率的影响。高真空度无益于质料裂缝和大要的气体排挤,降落液体吸附难度;质料在完整失重或重力减小的环境下分离均匀的难度将年夜年夜降落。 
6、温度对分离速率的影响。适合的温度下,浆料活动*好、易分离。太热浆料容易结皮,太冷浆料的活动*将年夜打扣头。 
5、 浓缩。将浆料调剂为适合的浓度,便于涂布。 
(二)、负极配料道理(年夜致与正极配料道理不异) 
1、 质料的理化*能。 
(1) 石墨:非极*物质,易被非极*物质污染,易在非极*物质平分离;不容易吸水,也不容易在水平分离。被污染的石墨,在水平分离后,容易从头团聚。一般粒径D50为20μm摆布。颗粒形状多样且多不法则,首要有球形、片状、纤维状等。 
(2) 水*粘合剂(SBR):小分子线*链状乳液,极易溶于水和极*溶剂。 
(3) 防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极*溶剂。 
(4) 异丙醇:弱极*物质,插手后可减小粘合剂溶液的极*,进步石墨和粘合剂溶液的相容*;具有强烈的消泡感化;易催化粘合剂网状交链,进步粘结强度。 
乙醇:弱极*物质,插手后可减小粘合剂溶液的极*,进步石墨和粘合剂溶液的相容*;具有强烈的消泡感化;易催化粘合剂线*交链,进步粘结强度(异丙醇和乙醇的感化从本质上讲是一样的,年夜批量生产时可考虑本钱身分然后挑选增加哪一种)。 
(5)去离子水(或蒸馏水):浓缩剂,酌量增加,改变浆料的活动*。 
2、 质料的预措置: 
(1) 石墨:A、异化,使质料均匀化,进步分歧*。B、300~400℃常压烘烤,撤除大要油*物质,进步与水*粘合剂的相容才气,修圆石墨大要棱角(有些质料为保持大要特*,不许可烘烤,不然效能降落)。 
(2) 水*粘合剂:恰当浓缩,进步分离才气。 
3、 掺杂、浸湿和分离: 
(1) 石墨与粘合剂溶液极*不合,不容易分离。 
(2) 可先用醇水溶液将石墨开端润湿,再与粘合剂溶液异化。 
(3) 应恰当降落搅拌浓度,进步分离*。 
(4) 分离过程为减少极*物与非极*物间隔,进步势能或大要能,所以为吸热反应,搅拌时团体温度有所降落。如前提许可应当恰当降低搅拌温度,使吸热变得容易,同时进步活动*,降落分离难度。 
(5) 搅拌过程如插手真空脱气过程,解除气体,促进固-液吸附,结果更佳。 
(6) 分离道理、分离体例同正极配猜中的相关内容,在3、(一)、4中有详细阐述,在此不予详细解释。 
4、 浓缩。将浆料调剂为适合的浓度,便于涂布。 
4、 配料重视事项:  
1、 避免混入别的杂质; 
2、 避免浆料飞溅; 
3、 浆料的浓度(固含量)应从高往低逐步调剂,以避免增加费事; 
4、 在搅拌的间歇过程中要重视刮边和刮底,确保分离均匀; 
5、 浆料不宜长时候搁置,以避免沉淀或均匀*降落; 
6、 需烘烤的物料必须密封冷却以火线可以插手,以避免组分质料*质转变; 
7、 搅拌时候的长短以装备*能、质料插手量为主;搅拌桨的利用以浆料分离难度进行改换,无法改换的可将转速由慢到快进行调剂,以避免毁伤装备; 
8、 出料前对浆料进行过筛,除客岁夜颗粒以防涂布时造成断带; 
9、 对配料职员要加强培训,确保其把握专业知识,以避免变成年夜祸; 
10、 配料的关头在于分离均匀,把握该中间,别的体例可自行调剂。 

5、 泛论:

跟着电池制程的日趋透明,锂离子电池生产厂家愈来愈将配料列为核心奥妙,因为从质料的遴选、措置到公道搭配包含了太多技术职员的心血,一样的质料,有的厂家用起来特别顺利,有的厂家就费事百出;有的厂家用中档的质料可以做出高端的电池,而有的厂家却利用最好的质料做成的电池惨绝人寰。

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