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電池片生產廠家:電池配料基礎知識


電池片生產廠家:電池配料基礎知識

一、 電極的組成:

1、 正極組成:

a、 鈷酸鋰:正極活性物質,鋰離子源,為電池提高鋰源。

b、 導電劑:提高正極片的導電性,補償正極活性物質的電子導電性。

提高正極片的電解液的吸液量,增加反應界面,減少極化。

c、 PVDF粘合劑:將鈷酸鋰、導電劑和鋁箔或鋁網粘合在一起。

d、 正極引線:由鋁箔或鋁帶制成。

2、 負極組成:

a、 石墨:負極活性物質,構成負極反應的主要物質;主要分為天然石墨和人造石墨兩大類。

b、 導電劑:提高負極片的導電性,補償負極活性物質的電子導電性。提高反應深度及利用率。 防止枝晶的產生。

利用導電材料的吸液能力,提高反應界面,減少極化。(可根據石墨粒度分布選擇加或不加)。

c、 添加劑:降低不可逆反應,提高粘附力,提高漿料黏度,防止漿料沉淀。
 
d、 水性粘合劑:將石墨、導電劑、添加劑和銅箔或銅網粘合在一起。

e、 負極引線:由銅箔或鎳帶制成。

二、 配料目的:

配料過程實際上是將漿料中的各種組成按標準比例混合在一起,調制成漿料,以利于均勻涂布,保證極片的一致性。配料大致包括五個過程,即:原料的預處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。

三、 配料原理:

(一) 、正極配料原理

1、 原料的理化性能。

(1) 鈷酸鋰:非極性物質,不規則形狀,粒徑D50一般為6-8 μm,含水量≤0.2%,通常為堿性,PH值為10-11左右。

錳酸鋰:非極性物質,不規則形狀,粒徑D50一般為5-7 μm,含水量≤0.2%,通常為弱堿性,PH值為8左右。

(2) 導電劑:非極性物質,葡萄鏈狀物,含水量3-6%,吸油值~300,粒徑一般為 2-5 μm;主要有普通碳黑、超導碳黑、石墨乳等,在大批量應用時一般選擇超導碳黑和石墨乳復配;通常為中性。

(3) PVDF粘合劑:非極性物質,鏈狀物,分子量從300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性變差。

(4) NMP:弱極性液體,用來溶解/溶脹PVDF,同時用來稀釋漿料。

2、 原料的預處理

(1) 鈷酸鋰:脫水。一般用120 oC常壓烘烤2小時左右。

(2) 導電劑:脫水。一般用200 oC常壓烘烤2小時左右。

(3) 粘合劑:脫水。一般用120-140 oC常壓烘烤2小時左右,烘烤溫度視分子量的大小決定。

(4) NMP:脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設施,直接使用。

3、 原料的摻和:

(1) 粘合劑的溶解(按標準濃度)及熱處理。

(2) 鈷酸鋰和導電劑球磨:使粉料初步混合,鈷酸鋰和導電劑粘合在一起,提高團聚作用和的導電性。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中,球磨時間一般為2小時左右;為避免混入雜質,通常使用瑪瑙球作為球磨介子。

4、 干粉的分散、浸濕:

(1) 原理:固體粉末放置在空氣中,隨著時間的推移,將會吸附部分空氣在固體的表面上,液體粘合劑加入后,液體與氣體開始爭奪固體表面;如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強,液體不能浸濕固體;如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強,液體可以浸濕固體,將氣體擠出。

當潤濕角≤90度,固體浸濕。

當潤濕角>90度,固體不浸濕。

正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕,所以正極粉料分散相對容易。

(2) 分散方法對分散的影響:

A、 靜置法(時間長,效果差,但不損傷材料的原有結構);

B、 攪拌法;自轉或自轉加公轉(時間短,效果佳,但有可能損傷個別材料的自身結構)。

1、攪拌槳對分散速度的影響。攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來對付分散難度大的材料或配料的初始階段;球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態,效果佳。

2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高,分散速度越快,但對材料自身結構和對設備的損傷就越大。

3、濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小,分散速度越快,但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。

4、濃度對粘結強度的影響。濃度越大,柔制強度越大,粘接強度越大;濃度越低,粘接強度越小。

5、真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出,降低液體吸附難度;材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。

6、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下,漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結皮,太冷漿料的流動性將大打折扣。

5、 稀釋。將漿料調整為合適的濃度,便于涂布。

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