锂离子电池的配方与工艺流程
1.正负极配方
1.1正极配方:LiCoO2+导电剂+粘合剂+集流体(铝箔)
LiCoO2(10μm):96.0%
导电剂(CarbonECP)2.0%
粘合剂(PVDF761)2.0%
NMP(新增粘结性):固体物质的重量比为8:15
a)正极粘度控制6000cps(温度25℃);
b)NMP重量须适当调节,达到粘度要求为宜;
c)特别注意温度、湿度对黏度的影响
正极活性物质:
钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8μm,含水量0.2%,通常为碱性,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%,通常为弱碱性,pH值为8左右。
导电剂:链状物,含水量<1%,粒径一般为1-5μm。通常使用导电性优异的超导碳黑,如科琴炭黑CarbonECP和ECP600JD,其用途:提高正极材料的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性;提高正极片的电解液的吸液量,新增反应界面,减少极化。
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。用于将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。常用的品牌如Kynar761。
NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。
集流体(正极引线):由铝箔或铝带制成。
1.2负极配方:石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体(铜箔)
负极材料(石墨):94.5%
导电剂(CarbonECP):1.0%(科琴超导碳黑)
粘结剂(SBR):2.25%(SBR=丁苯橡胶胶乳)
增稠剂(CMC):2.25%(CMC=羧甲基纤维素钠)
水:固体物质的重量比为1600:1417.5
a)负极黏度控制5000-6000cps(温度25转子3)
b)水重量要适当调节,达到黏度要求为宜;
c)特别注意温度湿度对黏度的影响
2、正负混料
石墨:负极活性物质,构成负极反应的重要物质;重要分为天然石墨和人造石墨两大类。非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。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。
导电剂:其用途为:
a)提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。
b)提高反应深度及利用率。
c)防止枝晶的出现。
d)利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。
添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。
增稠剂/防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。
异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡用途;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。
乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡用途;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(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成本因素然后选择添加哪种)。
水性粘合剂(SBR):将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。
去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。
负极引线:由铜箔或镍带制成。