有关锂离子电池配料详解

2020-10-13      3261 次浏览

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,构成负极反响的重要物质;重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选择加或不加)。


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6-8μm,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5-7μm,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2-5μm;重要有一般碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择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120oC常压烘烤2小时左右。


(2)导电剂:脱水。一般用200oC常压烘烤2小时左右。


(3)粘合剂:脱水。一般用120-140oC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,进步聚会用途和的导电性。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;假如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;假如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,用途差,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,用途佳,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,用途佳。


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,重要有球形、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;具有激烈的消泡用途;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;具有激烈的消泡用途;易催化粘合剂线性交链,进步粘结强度(异丙醇和乙醇的用途从本质上讲是相同的,大批量生产时可考虑本钱要素然后选择添加哪种)。


(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,用途更佳。


(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。


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