锂电池配料基础知识

锂电池配料基础知识一、  电极的组成：1、  正极组成：a、  钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。b、  导电剂：提高正极片的导电性，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，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，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造  石墨两大类。b、  导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。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）。c、  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。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：配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的一致性。配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。三、  配料原理：（一）  、正极配料原理1、  原料的理化性能。（1）  钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8  μm，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5-7  μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，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  2-5  μm；主要有普通碳黑、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；通常为中性。（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、  原料的预处理（1）  钴酸锂：脱水。一般用120  oC常压烘烤2小时左右。（2）  导电剂：脱水。一般用200  oC常压烘烤2小时左右。（3）  粘合剂：脱水。一般用120-140  oC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。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。3、  原料的掺和：（1）  粘合剂的溶解（按标准浓度）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，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。4、  干粉的分散、浸湿：（1）  原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果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；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。正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。（2）  分散方法对分散的影响：A、  静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原有结构）；B、  搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别  材料的自身结构）。1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材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、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下，浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮，太冷浆料的流动性将大打折扣。5、  稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。