锂离子电池极片工艺对电池性能有什么影响?

2021-04-22      2680 次浏览

锂离子电池极片对电池性能的影响占比大于80%,因此改善极片工艺对电池性能的提升有决定性用途。锂离子电池极片生产重要有配料、涂布、辊压和分条模切。


配料过程中重要的重要通过添加剂来改变提高性能。粘结剂作为将电池材料与集流体充分接触的关键物质,对电池性能有着重要的影响。常用的水性粘结剂重要有HPMC(羟丙基甲基纤维素),CMC(羧甲基纤维素钠),明胶,海藻酸钠,壳聚糖,PTFE(聚四氟乙烯)等;常用油性粘结剂(正极)有环氧树脂,氟树脂,丙烯酸,醋酸纤维素等。公司生产一本用羧甲基纤维素钠作为石墨负极水性粘结剂试用,但高度电极片选用油性粘结剂较多。目前进一步改善负极片的成片状态,壳聚糖(CS)天然的碱性高分子多糖被用作石墨负极材料的粘结剂。


目前大多数公司生产用PVDF(聚偏氟乙烯)作为锂离子电池正极粘结剂,NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为分散剂。目前有国外研究人员用明胶作为电池粘结剂,也有尝试用聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂。


锂离子电池活性物质导电能力相对较差,所以配料中的另一种添加剂为导电剂,通常用SuperP,它是一种各项异性的层状石墨,最近有人用一种气相生长碳纤维素VGCF作为导电剂,其具有较好的导电和导热性能,同时具有一定的电解液吸附能力,被作为导电剂来研究。配料过程中也加入适当的乙醇或异丙醇作为消泡剂也经常使用。


当然不同添加剂配比,干法混料,湿法混料等不同混料方式及控制温度和真空度等也作为公司改进电池极片的常用方法。


制片中第二个重要的影响因素为涂布,包括涂布工业,箔材集流体等。集流体的用途重要有降低电池内阻,减少电池材料的电化学极化,提高电池容量和循环寿命。电池长期循环使用会造成铝箔腐蚀溶解,可形成可溶性三价铝离子,会造成电解液的污染,并可能在负极还原沉积生成金属Al枝晶,会影响锂离子电池寿命和安全性能。一般通过氧化钝化膜或表面涂覆导电碳涂层以及电晕处理对铝箔进行改性。


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