锂离子电池基本原理 配方及工艺流程
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锂离子电池的制作流程1.负极材料的制备:2.正极材料的制备:锂离子电池的正极材料有多种选择,常见的有锂铁磷酸盐(LiFePO4)和三元材料(如锰酸锂、钴酸锂和镍酸锂的复合物)。
正极材料的制备通常采用固态反应或湿法合成。
然后,将正极材料与导电剂和粘结剂混合,并添加适量的溶剂,制成正极材料浆料。
3.电解液的制备:电解液是锂离子电池中起电导和传递锂离子作用的重要组成部分。
一般采用有机溶剂和锂盐混合制备电解液。
有机溶剂通常是碳酸酯、环状碳酸酯或甘醇醚等。
锂盐主要有氟化锂、磷酸锂或六氟磷酸锂等。
制备电解液时需要注意溶剂和锂盐的纯度和配比,以及获得高电导率的条件。
4.卷绕和层叠:卷绕和层叠是组装锂离子电池的关键步骤。
首先,在电解液中混合正负极材料与导电剂的浆料,制备正负极片。
然后,将正负极片和隔膜交替层叠在一起,形成电池芯。
层叠过程中需要注意电极片之间的对齐和紧密贴合,以及避免正负极短路。
5.紧凑和封装:将层叠好的电池芯放在压力机中,经过一定的压力和温度下进行紧凑处理。
这一步骤有助于提高电池芯的紧凑度和一致性。
然后,将电池芯封装在铝塑复合膜或铝箔袋中,并进行密封。
封装过程中需要注意避免氧气和水分的进入,以提高电池的安全性和稳定性。
6.电池性能测试和整理:整理是指将制作好的电池按照一定的标准进行测试和分类整理。
主要测试项包括电池容量、内阻、循环寿命、温度特性等。
根据测试结果,将电池按照性能等级进行分类。
以上就是锂离子电池的制作流程。
锂离子电池的制作过程需要严格的操作和控制,以确保电池的性能和安全性。
同时,不同厂商和应用场景可能有所差异,上述流程仅为一般制作流程的概述。
锂离⼦电池基本原理配⽅及⼯艺流程锂离⼦电池原理及⼯艺流程⼀、原理1.0 正极构造LiCoO2+ 导电剂+ 粘合剂(PVDF) + 集流体(铝箔)正极2.0 负极构造⽯墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC) + 粘结剂(SBR) + 集流体(铜箔)负极3.0⼯作原理3.1 充电过程:⼀个电源给电池充电,此时正极上的电⼦e从通过外部电路跑到负极上,正锂离⼦Li+从正极“跳进”电解液⾥,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的⼩洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电⼦结合在⼀起。
负极上发⽣的反应为6C + xLi++ x e?→Li x C63.2 电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加⼀个可以随电压变化⽽变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加⼀个电阻让电⼦通过。
由此可知,只要负极上的电⼦不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
电⼦和Li+都是同时⾏动的,⽅向相同但路不同,放电时,电⼦从负极经过电⼦导体跑到正极,锂离⼦Li+从负极“跳进”电解液⾥,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的⼩洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电⼦结合在⼀起。
3.3 充放电特性电芯正极采⽤LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2,其中LiCoO2本是⼀种层结构很稳定的晶型,但当从LiCoO2拿⾛x个Li离⼦后,其结构可能发⽣变化,但是否发⽣变化取决于x的⼤⼩。
通过研究发现当x > 0.5时,Li1-x CoO2的结构表现为极其不稳定,会发⽣晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使⽤过程中应通过限制充电电压来控制Li1-X CoO2中的x值,⼀般充电电压不⼤于4.2V那么x⼩于0.5 ,这时Li1-X CoO2的晶型仍是稳定的。
负极C6其本⾝有⾃⼰的特点,当第⼀次化成后,正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中,当放电时Li回到正极LiCoO2中,但化成之后必须有⼀部分Li留在负极C6中⼼,以保证下次充放电Li的正常嵌⼊,否则电芯的压倒很短,为了保证有⼀部分Li留在负极C6中,⼀般通过限制放电下限电压来实现:安全充电上限电压≤ 4.2V,放电下限电压≥ 2.5V。
锂离子电池原理及工艺流程锂离子电池原理及工艺流程锂离子电池是一种现代电池技术,它利用锂离子的化学反应来储存和释放电能。
锂离子电池由阳极、阴极、电解质和隔膜组成。
当锂离子电池充电时,锂离子从阳极释放出来,穿过电解质和隔膜,进入阴极。
而当锂离子电池放电时,锂离子从阴极返回阳极,通过电解质和隔膜。
这个循环的过程中,锂离子在阳极和阴极之间来回移动,从而实现了电能的储存和释放。
锂离子电池的工艺流程主要包括材料准备、电极制备、组装、封装和充放电测试。
材料准备是锂离子电池生产的首要步骤。
这包括准备阳极材料和阴极材料,通常是由锂离子化合物和导电剂混合制备而成。
电极制备是将阳极材料和阴极材料分别涂覆在铜箔和铝箔上,形成电极片。
这个过程需要通过涂覆机器和干燥设备来完成。
组装是将电极片、电解质和隔膜组合在一起,形成电池的结构。
这个过程需要严格的操作规程和环境控制,以确保电极片、电解质和隔膜之间的正确组装。
封装是将组装好的电池放入壳体中,并通过密封处理来保护电池结构免受外部环境的影响。
这个过程需要使用专门的封装设备和技术,在封装过程中控制好温度和湿度。
充放电测试是对锂离子电池进行最终的性能测试。
在这个过程中,需要对电池进行充电和放电循环测试,以确保其性能达到设计要求。
锂离子电池的工艺流程也涉及到一系列的质量控制措施,包括原材料的质量检测、产品的工序控制和最终产品的质量检验。
这些措施旨在确保生产出质量可靠、性能稳定的锂离子电池产品。
总的来说,锂离子电池从材料准备到最终的产品测试,需要经过一系列的工艺流程。
这些流程的精细控制和质量控制,对于生产出高性能、高可靠性的锂离子电池具有重要意义。
锂离子电池的工艺流程
1.正、负极材料制备:锂离子电池的正极一般采用的是氧化物材料,如三元材料(LiCoO2)、钴酸锂(LiNiCoO2)等;负极则是碳材料,如天然石墨、人造石墨等。
这些材料的制备需要经过烧结、球磨、筛分等步骤。
2. 电解液制备:锂离子电池的电解液一般采用的是有机溶剂,如碳酸二乙酯、丙烯腈等。
这些有机溶剂在加入锂盐后,可以形成锂离子的传输通道。
3. 组装:组装过程包括正、负极片和隔膜的层叠、封装,以及电解液注入等步骤。
这一步骤的关键是保证组装的过程中不会产生短路或者漏液等问题。
4. 充电和放电:锂离子电池的充放电过程需要控制电池的电压、电流等参数,以确保电池的安全性和性能稳定性。
5. 测试和包装:在电池的生产过程中,需要对电池进行一系列的测试,包括电池的容量、循环寿命、内阻等。
测试合格后,电池才能进行包装和出货。
总之,锂离子电池的生产过程需要精细的工艺控制和质量管理,以保证电池的性能和安全性。
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锂电池的生产工艺流程1. 概述锂电池是一种高效、轻巧、环保的电池类型,在现代生活中得到了广泛的应用。
本文将介绍锂电池的生产工艺流程,包括原料准备、电池组装和测试等环节。
2. 原料准备2.1 正极材料制备1.准备锂镍钴锰氧化物粉末。
2.将锂镍钴锰氧化物与碳酸锂、聚丙烯酸及导电剂等混合,制备成正极材料浆料。
3.将正极材料浆料涂布在铝箔上,制备正极片。
2.2 负极材料制备1.准备石墨粉末。
2.将石墨粉末与聚丙烯酸及导电剂等混合,制备成负极材料浆料。
3.将负极材料浆料涂布在铜箔上,制备负极片。
2.3 电解液制备1.将溶解锂盐(如氟化锂)于有机溶剂中,制备成电解液。
3. 电池组装3.1 电解液注入1.将正负极片按照正序或反序叠放,并加入隔膜,形成电池片组。
2.在电池片组中注入预先准备好的电解液。
3.封闭电池片组,确保电解液不泄漏。
1.将装有电解液的电池片组放入密封容器中。
2.密封容器中加入电解液,确保电池片组完全浸泡在电解液中。
3.密封容器密封,并连接电池正负极引线。
3.3 绝缘和保护1.对已封装的电池进行绝缘处理,以防止短路。
2.在电池表面涂覆保护膜,增加电池的耐久性和安全性。
4. 测试与质检4.1 容量测试1.将生产好的锂电池接入测试设备。
2.对电池进行放电测试,测量其容量。
3.根据测试结果对电池进行分类等级。
4.2 电压检测1.对电池进行电压检测,确保其符合标准要求。
4.3 仿真测试1.将电池放入仿真测试设备,模拟实际使用过程。
2.测试电池在不同条件下的性能。
4.4 外观检查1.对电池的外观进行检查,确保无明显物理损伤。
2.检查电池封装是否完好,防止电解液泄漏。
5. 包装与入库5.1 包装1.将锂电池放入特制的包装盒中。
2.在包装盒中加入保护材料,避免电池运输过程中受到碰撞。
1.对包装好的锂电池进行标识,包括型号、容量、工作电压等信息。
5.3 入库1.将包装好的锂电池存放到仓库中。
6. 结语通过以上生产工艺流程,锂电池的生产得以高效进行,确保最终产品的质量和安全性。
锂离子电池生产工艺流程一、前驱体制备锂离子电池的前驱体通常是正极材料、负极材料和电解液。
正极材料一般采用钴酸锂、镍酸锂等化合物,负极材料则为石墨、硅等。
在正极材料的制备过程中,需要按照一定比例混合原料,然后进行固相反应或湿法合成。
随后,通过球磨或其它方式将颗粒大小调整到要求的范围内。
在负极材料的制备过程中,一般会使用机械研磨、混合球磨等方法,将石墨和添加剂混合并研磨得到所需颗粒。
二、电极制备电极的制备主要包括浆料制备、电极涂布、干燥、成型等过程。
首先,将前驱体和导电剂、粘结剂等混合,制备成粘度适宜的浆料。
然后,将浆料涂布在铝箔或铜箔基片上,并通过匀胶刀或导刀使其形成均匀的电极层。
接下来,将电极进行干燥和成型,常用的方法有烘箱干燥和辊压成型。
在这一过程中,需要控制干燥温度和时间,以及辊压的压力和速度,确保电极的厚度和密度符合要求。
三、装配装配是将正极、负极和隔膜按照一定组合方式叠放在一起,并加入适量的电解液,形成电池的核心结构。
装配过程主要包括电池片的成型、电极的叠层、电解液的注入等步骤。
首先,将正极、负极和隔膜分别进行形状整理,然后按照正极-隔膜-负极的顺序叠放。
接下来,利用热压机或超声波焊接机将电池片压合在一起。
最后,通过真空注液或真空负压注液等方式将电解液注入电池中。
四、封装封装过程主要是将装配好的电池放入金属壳体或软包装中,并进行密封保护。
金属壳体一般由铝、钢等材料制成,而软包装则采用复合材料。
在封装过程中,首先将电池片放入壳体或软包内,然后利用封口机将封口边缘加热,使其熔化并封住电池。
此外,还需将封好的电池进行真空抽气和注入保护剂等处理,以提高电池的安全性和使用寿命。
五、测试电池生产完成后,需要进行各项测试以保证质量和性能达到要求。
测试主要包括容量测试、内阻测试、循环寿命测试、短路测试等。
容量测试可以通过充放电方式来测试电池的能量储存能力。
内阻测试可以通过交流阻抗分析仪来测量电池的内部电阻。
锂离子生产工艺流程一、介绍锂离子电池是目前最常见的可充电电池之一,广泛应用于移动通信、电动车和储能等领域。
锂离子电池的核心是正极材料、负极材料和电解液。
而其中的正极材料则主要是采用锂离子化合物,如锂铁磷酸盐、锂镍酸盐等。
本文将详细探讨锂离子生产的工艺流程。
二、锂离子生产工艺流程锂离子生产的工艺流程包括原料处理、化学合成、制备电极材料、电池组装等环节。
下面将对每个环节进行详细介绍。
1. 原料处理原料处理是锂离子生产的第一步,它的目的是将原料进行处理和净化,以便后续合成步骤的顺利进行。
常见的原料包括锂硫酸、锂氢氧化物等。
原料处理包括以下几个步骤:•原料粉碎:将原料进行粉碎,使其颗粒尺寸均匀,有利于后续的化学合成。
•原料筛分:通过筛网将不符合要求的颗粒筛掉,保证原料的质量。
•原料干燥:对原料进行干燥处理,去除其中的水分或其他杂质。
2. 化学合成化学合成是锂离子生产的核心环节,它主要用于合成锂离子化合物,如锂铁磷酸盐、锂镍酸盐等。
化学合成包括以下几个步骤:•反应槽装填:将经过原料处理的物质装入反应槽中,并在槽中加入适量的溶剂。
•加热搅拌:启动反应槽的加热搅拌系统,控制温度和搅拌速度,促进反应的进行。
•过滤分离:将反应后的混合物进行过滤分离,得到合成产物。
•洗涤干燥:对合成产物进行洗涤和干燥处理,去除溶剂和杂质,得到纯净的锂离子化合物。
3. 制备电极材料制备电极材料是锂离子生产的关键环节,电极材料包括正极材料和负极材料。
制备电极材料包括以下几个步骤:•配料混合:将正极活性材料、负极活性材料和导电剂按一定比例进行混合,并加入适量的粘结剂和溶剂。
•混合搅拌:对配料进行混合搅拌,使其均匀分布,形成电极浆料。
•涂布:将电极浆料涂布在铝箔或铜箔基片上,并通过烘干处理,形成电极片。
•切割压制:对电极片进行切割和压制,获得所需尺寸的电极。
4. 电池组装电池组装是锂离子生产的最后一步,它将制备好的正负极材料和电解液组装成电池。
实验5 锂离子电池装配及表征一.锂离子电池的工作原理锂离子电池是在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池基础上发展来的。
在锂离子电池中, 正极是锂离子嵌入化合物, 负极是锂离子插入化合物。
在放电过程中, 锂离子从负极中脱插, 向正极中嵌入, 即锂离子从高浓度负极向低浓度正极的迁移;相反, 在充电过程中, 锂离子从正极中脱嵌, 向负极中插入。
这种插入式结构, 在充放电过程中没有金属锂产生, 避免了枝晶, 从而基本上解决了由金属锂带来的安全问题。
在充放电过程中, 锂离子在两个电极之间来回的嵌入和脱嵌, 被形象地称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries), 它的工作原理如图 1.1所示。
二.锂离子电池的制备工艺和需要注意的问题1.制备工艺流程配料----和膏-----涂板----干燥-----冲片-----压片-----扣式电池的组装(具体过程见讲义)2.需要注意的问题(思考题第一题)扣式锂离子电池制备工艺的关键是和膏、电极制备、电池装配及封口。
研究发现, 和膏及电极制备工艺对活性物质是否掉粉有重要影响, 而电池的装配和封口工艺则是影响扣式锂离子电池充放电性能的主要因素。
(2)当正极原料配比固定时, 对极片质量影响最大的便是搅拌过程, 搅拌方法选择不好将会导致极片的导电性降低和极片掉粉, 极片掉粉将会直接影响电池容量等。
搅拌方式有超声波搅拌、磁力搅拌、强力搅拌以及手工研磨。
经研究发现采用强力搅拌和超声波搅拌得到的极片质量最好, 而在本实验中我们使用的搅拌效果最差的手工研磨, 这很难得到好的结果。
所以在和膏时要注意搅拌方式的选择。
(3)干燥温度和时间选择不适也会导致极片掉粉, 干燥的目的是为了除去膏体中大量的溶剂NMP 以及在配膏过程中吸收到的水分, 温度和时间都应选择合适。
压片时压力要选择适中, 压片的目的主要有两个: 一是为了消除毛刺, 使极片表面光滑、平整, 防止装配电池时毛刺穿透隔膜引起短路; 二是增强膏和集流体的强度, 减小欧姆电阻。
锂电池工艺流程及具体操作原理
锂电池是一种比能量高、无污染、自放电率低的新型电源。
与传统的镍镉、镍氢电池相比,锂电池具有体积小、重量轻、寿命长、自放电率低和安全性好等优点。
其能量密度可达
100wh/kg,是镍镉电池的2倍,是铅酸电池的6倍。
锂离子电池具有高能量密度、高安全性、高比能量和循环寿命长等优点,其最大特点是自放电率低。
锂离子电池的生产工艺流程如下:
1.铜箔的制备:将铜箔浸在电解液中,使其成为锂离子电池的正负极材料。
2.极片制作:将铜箔粘合成一大张铝箔。
然后再将铝箔上卷制成圆筒形,再用胶带将圆筒固定在金属架上。
3.极片烘干:将铜箔与电解液粘接剂一同放入烘箱内,使其升温到一定温度后,再加入锂离子电池正极活性材料中,然后关闭烘箱的门,使其自然冷却。
4.化成:将极片放入化成炉中,使其温度达到200℃左右,开始化成。
化成时先要预热到250℃,然后再进入化成炉中进行充电。
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锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0 正极构造LiCoO2+ 导电剂+ 粘合剂(PVDF) + 集流体(铝箔)正极2.0 负极构造石墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC) + 粘结剂(SBR) + 集流体(铜箔)负极3.0工作原理3.1 充电过程:一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为LiCoO2 −→Li1-x CoO2+ x Li++ xe(电子)负极上发生的反应为6C + xLi++ x e−→Li x C63.2 电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。
由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
3.3 充放电特性电芯正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2,其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型,但当从LiCoO2拿走x个Li离子后,其结构可能发生变化,但是否发生变化取决于x的大小。
通过研究发现当x > 0.5时,Li1-x CoO2的结构表现为极其不稳定,会发生晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-X CoO2中的x值,一般充电电压不大于4.2V那么x小于0.5 ,这时Li1-X CoO2的晶型仍是稳定的。
负极C6其本身有自己的特点,当第一次化成后,正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中,当放电时Li回到正极LiCoO2中,但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中心,以保证下次充放电Li的正常嵌入,否则电芯的压倒很短,为了保证有一部分Li留在负极C6中,一般通过限制放电下限电压来实现:安全充电上限电压≤ 4.2V,放电下限电压≥ 2.5V。
记忆效应的原理是结晶化,在锂电池中几乎不会产生这种反应。
但是,锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降,其原因是复杂而多样的。
主要是正负极材料本身的变化,从分子层面来看,正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物。
物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。
过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。
不适合的温度,将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物,所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。
在电池升温到一定的情况下,复合膜膜孔闭合或电解质变性,电池内阻增大直到断路,电池不再升温,确保电池充电温度正常。
二锂电池的配方与工艺流程1. 正负极配方1.1正极配方:LiCoO2 + 导电剂+ 粘合剂+ 集流体(铝箔)LiCoO2(10μm):96.0%导电剂(Carbon ECP) 2.0%粘合剂(PVDF 761) 2.0%NMP(增加粘结性): 固体物质的重量比约为810:1496a) 正极粘度控制6000cps(温度25转子3);b) NMP重量须适当调节,达到粘度要求为宜;c) 特别注意温度、湿度对黏度的影响∙正极活性物质:✓钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。
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。
∙导电剂:链状物,含水量< 1%,粒径一般为1-5 μm。
通常使用导电性优异的超导碳黑,如科琴炭黑Carbon ECP和ECP600JD,其作用:✓提高正极材料的导电性,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。
∙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。
用于将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
常用的品牌如Kynar 761。
∙NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。
∙集流体(正极引线):由铝箔或铝带制成。
1.2负极配方:石墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC)+ 粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)负极材料(石墨):94.5%导电剂(Carbon ECP): 1.0% (科琴超导碳黑)粘结剂(SBR): 2.25% (SBR = 丁苯橡胶胶乳)增稠剂(CMC): 2.25% (CMC = 羧甲基纤维素钠)水:固体物质的重量比为1600:1417.5a) 负极黏度控制5000-6000cps(温度25转子3)b) 水重量需要适当调节,达到黏度要求为宜;c) 特别注意温度湿度对黏度的影响2.正负极混料∙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。
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。
被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。
一般粒径D50为20μm左右。
颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。
∙导电剂:其作用为:✓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)。
∙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✓增稠剂/防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。
✓异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高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,提高粘结强度。
✓乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高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,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)。
∙水性粘合剂(SBR):将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。
∙去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。
∙负极引线:由铜箔或镍带制成。
2.1正极混料2.1.1原料的预处理1) 钴酸锂:脱水。
一般用120 ︒C常压烘烤2小时左右。
2) 导电剂:脱水。
一般用200 ︒C常压烘烤2小时左右。
3) 粘合剂:脱水。
一般用120-140 ︒C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。
2.1.2物料球磨:♦4小时结束,过筛分离出球磨;♦将LiCoO2 和Carbon ECP倒入料桶,同时加入磨球(干料:磨球=1:1),在滚瓶及上进行球磨,转速控制在60rmp以上2.1.3 原料的掺和:✓粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。
✓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。
2.1.4 干粉的分散、浸湿:∙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︒,固体浸湿。
当润湿角>90︒,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。
∙分散方法对分散的影响:✓静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);✓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)。
∙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。
✓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。
✓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。
✓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。
✓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。
✓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。
∙稀释:将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。
2.1.5操作步骤a) 将NMP倒入动力混合机(100L)至80︒C,称取PVDF加入其中,开机;参数设置:转速25±2转/分,搅拌115-125分钟;b) 接通冷却系统,将已经磨号的正极干料平均分四次加入,每次间隔28-32分钟,第三次加料视材料需要添加NMP,第四次加料后加入NMP;动力混合机参数设置:转速为20±2转/分c) 第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌,时间为480±10分钟;动力混合机参数设置:公转为30±2转/分,自转为25±2转/分;d) 真空混合:将动力混合机接上真空,保持真空度为-0.09Mpa,搅拌30±2分钟;动力混合机参数设置:公转为10±2分钟,自转为8±2转/分e) 取250-300毫升浆料,使用黏度计测量黏度;测试条件:转子号5,转速12或30rpm,温度范围25︒C;f) 将正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛,同时在不锈钢盆上贴上标识,与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。
2.1.6注意事项a) 完成,清理机器设备及工作环境;b) 操作机器时,需注意安全,避免砸伤头部。
2.2负极混料2.2.1原料的预处理:1) 石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。