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1、锂电池配料的技术知识资料一、电极的组成：1、 正极组成：a、 钴酸锂：正极活*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*，补偿正极活 *物质的电子导电 *。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 *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*，补偿负极活 *物质的电子导电 *。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
2、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*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、锂电池配料目的：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 *。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、锂电池配料原理：（一）、正极配料原理1、 原料的理化 *能。（1） 钴酸锂：非极 *物质，不规则形状，粒径D50 一般为 6-8 m ，含水量 0.2%，通常为碱 *，PH 值为10-11 左右。锰酸锂：非极 *物质，不
3、规则形状，粒径D50 一般为 5-7 m ，含水量 0.2%，通常为弱碱 *，PH 值为 8 左右。（2） 导电剂：非极 *物质，葡萄链状物，含水量3-6% ，吸油值 300 ，粒径一般为2-5 m ；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*。（3） PVDF 粘合剂： 非极 *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*变差。（4） NMP ：弱极 *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）
4、 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*。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
5、，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
6、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*好、易分散。太热浆料容易结皮，太冷浆料的流动*将
7、大打折扣。5、 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。（二）、负极配料原理（大致与正极配料原理相同）1、 原料的理化 *能。（1） 石墨：非极 *物质，易被非极 *物质污染，易在非极*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 20m左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。（2） 水*粘合剂（ SBR）：小分子线 *链状乳液，极易溶于水和极*溶剂。（3） 防沉淀剂（ CMC ）：高分子化合物，易溶于水和极*溶剂。（4） 异丙醇：弱极 *物质，加入后可减小粘合剂溶液的极*，提高石墨和粘合剂溶液的相容*；具有强烈的
8、消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。乙醇：弱极 *物质，加入后可减小粘合剂溶液的极*，提高石墨和粘合剂溶液的相容*；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线*交链，提高粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。（5）去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动*。2、 原料的预处理：（1） 石墨： A、混合，使原料均匀化，提高一致*。B、300400 常压烘烤，除去表面油*物质，提高与水*粘合剂的相容能力，修圆石墨表面棱角（有些材料为保持表面特*，不允许烘烤，否则效能降低）。（2） 水*粘合剂：适当稀释，提高分散能力。3、 掺和
9、、浸湿和分散：（1） 石墨与粘合剂溶液极*不同，不易分散。（2） 可先用醇水溶液将石墨初步润湿，再与粘合剂溶液混合。（3） 应适当降低搅拌浓度，提高分散*。（4） 分散过程为减少极*物与非极 *物距离，提高势能或表面能，所以为吸热反应，搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度，使吸热变得容易，同时提高流动*，降低分散难度。（5） 搅拌过程如加入真空脱气过程，排除气体，促进固-液吸附，效果更佳。（6） 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容，在三、（一）、4 中有详细论述，在此不予详细解释。4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。四、锂电池配料时注意事项：1、 防止混入其它
10、杂质；2、 防止浆料飞溅；3、 浆料的浓度（固含量）应从高往低逐渐调整，以免增加麻烦；4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底，确保分散均匀；5、 浆料不宜长时间搁置，以免沉淀或均匀*降低；6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入，以免组分材料*质变化；7、 搅拌时间的长短以设备*能、材料加入量为主；搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换，无法更换的可将转速由慢到快进行调整，以免损伤设备；8、 出料前对浆料进行过筛，除去大颗粒以防涂布时造成断带；9、 对配料人员要加强培训，确保其掌握专业知识，以免酿成大祸；10、 配料的关键在于分散均匀，掌握该中心，其它方式可自行调整。五、总论：随着电池制程的日益透明，锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密，因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血，同样的材料，有的厂家用起来特别顺利，有的厂家就麻烦百出；有的厂家用中档的材料可以 做出高端的电池，而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹
