材料是锂离子电池的基础,其制造工艺也影响锂离子电池的性能。电极浆是锂离子电池中电化学反应的主要材料,其性能研究对整个系统的开发具有重要意义。其中,混合材料工艺对锂电池的整个生产过程中的产品质量有很大的影响,是整个生产过程中重要的环节。
在锂离子电池的电极制造中,正负浆基本上由活性物质、聚合物粘合剂、导电剂等组成。锂离子电池对电池浆的要求主要有两点:一是分散均匀性,如果浆分散不均匀,团聚严重,影响电池的电化学性能;二,浆需要具有良好的沉降稳定性和流变特性,满足极涂层工艺的要求,得到均匀厚度的涂层。因此,选择合适的混合工艺对锂离子电池的生产至关重要。
目前,电极浆料的混料工艺主要分为两种:
湿混合过程的基本过程是溶胶-混合导电剂-混合活性物质-稀释。这是目前中国的主流工艺。干混合过程的基本过程是将活性物质、导电剂和粘合剂干粉混合,加入适量的溶剂湿润,加入溶剂高速分散破碎,稀释和调节粘度。
湿法混料工艺
湿法制浆工艺广泛应用于国内锂电池制造商。湿法制浆的主要工艺是先将粘合剂、导电剂等物质混合搅拌,然后加入活物质充分搅拌分散,加入适量溶剂调整粘度,适合涂层。
湿法制浆工艺时间短,工艺简单,浆液流动性好,气泡少。搅拌时间少,有利于提高生产效率。该工艺适应性强,在活性物质和导电剂质量差异小的情况下也可以接受。制备的浆液不会影响现有的涂层工艺和极片质量。此外,浆液后期真空所需的时间较短。
然而,湿搅拌过程中存在的问题是,由于导电剂表面积大,容易吸收溶剂,导致溶剂流动性差,添加活物质后不易达到均匀分散的状态。在相同的固体含量条件下,浆料的粘度高于干浆工艺。
干法混料工艺
干法制浆的工艺是在一定速度下预混合活性物质、导电剂等粉末物质。混合后,加入粘合剂,混合,逐渐加入溶剂混合分散,加入一定量的溶剂稀释,调整涂层所需的粘度。
液体中固体粉末的分散过程
固体粉末在液体中的分散过程可分为三个阶段,如图所示。干浆工艺与湿工艺的区别在于材料、设备和材料之间的内摩擦较大。在各种力的作用下,材料可以达到良好的分散状态。浆液分散度高,有利于极片的质量。同时,干混合工艺显著缩短了混合工艺时间。
总结
湿法制浆工艺和干法制浆工艺都有自己的特点。在目前的技术下,很难满足制浆效率高、浆料分散性好、稳定性高、成本低的所有要求。因此,企业根据自身实际情况选择合适的混合工艺尤为重要。为保证极片质量,浆料不长期储存,可采用分散性好的干法制浆工艺;如果要保证极片的质量一致性,更注重生产效率和成本,可采用湿法制浆工艺。