鋰電池配料基礎(chǔ)知識

鋰電池配料基礎(chǔ)知識
一、 電極的組成：
1、 正極組成：
a、 鈷酸鋰：正極活性物質(zhì)，鋰離子源，為電池提高鋰源。
b、 導(dǎo)電劑：提高正極片的導(dǎo)電性，補償正極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性。
提高正極片的電解液的吸液量，增加反應(yīng)界面，減少極化。
c、 PVDF粘合劑：將鈷酸鋰、導(dǎo)電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。
d、 正極引線：由鋁箔或鋁帶制成。
2、 負(fù)極組成：
a、 石墨：負(fù)極活性物質(zhì)，構(gòu)成負(fù)極反應(yīng)的主要物質(zhì)；主要分為天然石墨和人造
石墨兩大類。
b、 導(dǎo)電劑：提高負(fù)極片的導(dǎo)電性，補償負(fù)極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性。
提高反應(yīng)深度及利用率。
防止枝晶的產(chǎn)生。
利用導(dǎo)電材料的吸液能力，提高反應(yīng)界面，減少極化。
（可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。
c、 添加劑：降低不可逆反應(yīng)，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。
d、 水性粘合劑：將石墨、導(dǎo)電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。
e、 負(fù)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(biāo)準(zhǔn)比例混合在一起，調(diào)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(yù)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(zhì)，不規(guī)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(zhì)，不規(guī)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(dǎo)電劑：非極性物質(zhì)，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(dǎo)碳黑、石墨乳等，在大批量應(yīng)用時一般選擇超導(dǎo)碳黑和石墨乳復(fù)配；通常為中性。
（3） PVDF粘合劑：非極性物質(zhì)，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(yù)處理
（1） 鈷酸鋰：脫水。一般用120 oC常壓烘烤2小時左右。
（2） 導(dǎo)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(shè)施，直接使用。
3、 原料的摻和：
（1） 粘合劑的溶解（按標(biāo)準(zhǔn)濃度）及熱處理。
（2） 鈷酸鋰和導(dǎo)電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導(dǎo)電劑粘合在一起，提高團聚作用和的導(dǎo)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(zhì)，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(dāng)潤濕角≤90度，固體浸濕。
當(dāng)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(jié)構(gòu)）；
B、 攪拌法；自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)（時間短，效果佳，但有可能損傷個別
材料的自身結(jié)構(gòu)）。
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(tài)，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(jié)構(gòu)和對設(shè)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(dǎo)致材料的浪費和漿料沉淀的加重。
4、濃度對粘結(jié)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(jié)皮，太冷漿料的流動性將大打折扣。
5、 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。