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1、锂离子电池消费配料根底知识一、电极的组成：1、正极组成：a、钻酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提供锂源。b、导电剂：进步正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。进步正极片的电解液的吸液量, 增加反响界面，减少极化。c、PVDF 粘合剂：将钻酸锂、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，构成负极反响的主要物质；主要分为天然石墨和人造石墨两大类。b、导电剂：进步负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。进步反响深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液才能，进步反响界面，减少极化。可根据石墨粒度分布选择加或不加。c、添
2、加剂：降低不可逆反响，进步粘附力，进步浆料黏度，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。配一、正极配料原理1、原料的理化性能。1钻酸锂：非极性物质，不规那么形状，粒径D50 般为6-8um，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，不规那么形状，粒径D50 一般为5-7um，含水量0.2%，通常为弱碱性，PH 值为
3、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2-5um；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。3PVDF聚偏二氟乙烯粘合剂：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。4NMPN-甲基吡洛烷酮：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钻酸锂：脱水。一般用120C常压烘烤2小时左右。2导电剂：脱水。一般用200C常压烘烤2小时左右。粘合剂：脱水。一般用120-140C常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。
4、4NMP：脱水。使用枯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钻酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钻酸锂和导电剂粘合在一起，进步团聚作用和的导电 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；为防止混入杂质，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，将会吸附局部空气在固体的外表上，液体粘 合剂参加后，液体与气体开场争夺固体外表；假如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；假如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W9
5、0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构造；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构造。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，但对材料自身构造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
6、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外表的气体排出，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。将浆料调整为适宜的浓度，便于涂布。二、负极配料原理大致与正极配料原理一样1、原料的理化性能。1石墨：非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中分散；不易吸水，也不易在水中 分散。
7、被污染的石墨，在水中分散后，容易重新团聚。一般粒径D50为20um左右。颗粒形状多样且多不 规那么，主要有球形、片状、纤维状等。2水性粘合剂SBR： 丁苯橡胶：小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。3防沉淀剂CMC：羧甲基纤维素：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。4异丙醇：弱极性物质，参加后可减小粘合剂溶液的极性，进步石墨和粘合剂溶液的相容性；具 有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，进步粘结强度。乙醇：弱极性物质，参加后可减小粘合剂溶液的极性，进步石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的 消泡作用；易催化粘合剂线性交链，进步粘结强度异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量消 费时可考虑
8、本钱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，改变浆料的流动性。2、原料的预处理：1石墨：A、混合，使原料均匀化，进步一致性。B、300400C常压烘烤，除去外表油性物质，进 步与水性粘合剂的相容才能，修圆石墨外表棱角有些材料为保持外表特性，不允许烘烤，否那么效能降 低。2水性粘合剂：适当稀释，进步分散才能。3、掺和、浸湿和分散：1石墨与粘合剂溶液极性不同，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，进步分散性。4分散过程为减少极性物与非极性物间隔 ，进步势能或外表能，所以为吸热反响，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
9、度，使吸热变得容易，同时进步流动性，降低分散难度。5搅拌过程如参加真空脱气过程，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 中有详细阐述，在此不予详细 解释。4、稀释。将浆料调整为适宜的浓度，便于涂布。四、配料考前须知：1、防止混入其它杂质；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，以免增加费事；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，以免沉淀或均匀性降低；6、需烘烤的物料必须密封冷却之前方可以参加，以免组分材料性质变化；7、搅拌时间的长短以设备性能、材料参加量为主；搅拌桨的使用以浆料分散难
10、度进展更换，无法更 换的可将转速由慢到快进展调整，以免损伤设备；8、出料前对浆料进展过筛，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，锂离子电池消费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 就费事百出；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；本人在此发表配料的根底知识，旨在让大家对配料的理解多一些，少走一些弯路；但
11、因本人程度有 限，难免有疏漏之处，希望大家多多批评指正。我也期望大家在工作中认真研究，真诚交流，大胆创新， 团结起来，共同促进中国锂离子电池消费程度的进步。电池名词电池:指通过正负极之间的反响将化学能转化为电能的装置.一次电池：指无法进展充电，仅能放电的电池，但一次电池容量一般大于同等规格充电电池，如锌 锰、碱性干电池，锂扣电池，锂亚电池等。二次电池：指可反复充电再循环的电池，如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物、燃料、锌、铝 镁空气电池等。额定容量：指电池在充满电後，空载状态下放电至截止电压时，所能释放出的电能量，一般以mAh 或AhlAh=1000mAh符号来表示。但假如电池使用时连接负载
12、及长期使用后，电池释放的电量会下降。 容量由于充放电是在一定的C-倍率条件下进展的，因此电池的容量与C-倍率直接相关。通常情况下电池 的标称容量是指0.2C条件下测试得到的电容量。C-倍率越大，电池的放电率越小。充电容量（Ah或者mAh） = 充电电流X充电时间，放电容量（Ah或者mAh）二放电电流X放电时间。一般而言，0.2C电流放电根本可以 到达95%100%放电率，而1C电流放电只能可以到达90%放电率左右，由于充电受电池原材料本身特性影 响，相应需要多充一局部时间，大致是同等电流放电时间的120160%，例如，NI-MHAA1800mAh，以0.2C360mA充电约需68小时，而以0.
13、2C360mA放电约可以到达5小时。额定电压：指电池正负极材料因化学反响而造成的电位差,由此产生的电压值。不同电池由于正负极材料不同，产生的电压是不一样的，如铅酸：2V/节，镍镉、镍氢：1.2V/节，锂离子电池：3.6V/节。 另外，电池电压会随着充电的过程而不断上升至某一值，会随着放电的过程而不断下降至某一值。开路电压：指电池在没有连接外电路或者外负载时的电压。开路电压与电池的剩余能量有一定的联 络，因此，手机的电池显示器是利用这种关系而制造。内阻：指电池内部由化学材料自动生成的阻抗，一般而言，内阻越小，电池的充放电性能越好。电 池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性，又称为电池阻抗，包含直
14、流电阻和交流电阻。影响电池内阻 的因素有：电解质的成份；正负电极片中的成份配方，例如导电碳粉的含量；正负电极片的几何面 积以及比外表积；金属基片铜箔和铝箔；电解液与正负电极片界面状态；温度；充电状态电 池的开路电压；测量频率上下；电池的内部构造设计。 C：用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率。如1200mAh的电池，0.2C表示240mA1200mAh 的0.2倍率，1C表示1200mA1200mAh的1倍率。充放电效率充放电效率也与C倍率相关，在0.2C 条件下，聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。充放电效率二放电容量/充电容量X100%放电截止电压：指电池充满电后进展放电，放完
15、电时到达的电压假设继续放电那么为过度放电， 对电池的寿命和性能有极大的损伤，一般而言，铅酸电池：1.8V/节，镍镉、镍氢：1.0V/节，锂离子电 池：2.75V/节。开路电压：指电池在无负载的情况下，电池正负极之间的电压。放电深度：与电池额定容量比拟，放电量的比率。过充放电：指超过电池规定的充放电状态，假设继续充放电可能造成电池漏液或劣化 能量密度：指单位体积或单位质量所释放的能量，一般用体积能量密度wh/l和质量能量密度wh/kg 表示。自放电：电池充满电之后，在与外电路没有接触和常温放置的条件下，其电容量会自然衰减。在储 存过程中，电池蓄电容量会逐渐下降，其减少的容量与额定容量的比例，称为自放电率镍镉、镍氢电池 与锂离子电池相比，自放电率较大。通常，环境温度对其影响较大，过高温度会加速电池的自放电。电池容量衰减自放电率的表达方法和单位为：%/月。镍镉、镍氢电池的自放电率为20-25%/月，锂电池 的自放电率为 2-5%/月。循环寿命：二次电池经历一次充放电称为一个周
