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电池极片浆料有多重要?它决定了电池的根本性能!

钜大LARGE  |  点击量:1984次  |  2019年11月22日  

锂离子电池的生产制造步骤较为繁琐,且每一个工艺步骤都紧密相关,需要考虑整个工艺流程的连续性、稳定性、一致性和可加工性等等。就现行的锂离子电池生产过程来说,锂电池的生产主要包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每段工序又可分为好几个关键工艺,每一步工艺操作都会对电池最后的性能形成很大的影响,所以要严控本道工序的半产品或产品性质,以防不适用下道工序加工或性能不合格造成的报废。

在极片制造工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂布、极片辊压、极片分切、极片模切、极片干燥等六道工艺,也可简称为制浆、涂布和极片制造等三阶段。在电池组装工艺,又可根据电池规格型号、封装形式、电极形式的不同分为其它工艺。

例如,圆柱电池大致分为卷绕、焊机耳、入壳、底封、焊盖帽、封盖帽等工艺。软包叠片电池大致分为叠片、焊接、铝塑膜冲壳、入壳、铝塑膜热封、抽真空等工序。在最后的注液、电池激活阶段大多数电池是一致的,包括注液、排气、封口、预充、化成、老化等各个工艺。其中极片制造工序是整个锂电池制造的核心内容,关系着电池电化学性能的好坏,成本上也占了很大比例,而其中浆料的性质则直接影响了锂电池的性能。

日本电池界普遍认为电池的质量有70%与极片品质相关,而极片的质量有70%与浆料的品质相关,可见锂电池浆料的制作是多么核心的工作。

锂离子电池的电极制造中,正极浆料主要由粘结剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料也类似,主要由增稠剂、粘结剂、碳粉或其它负极材料等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料、固体与固体颗粒之间的相互混合、溶解、摩擦、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、粒度、粘度等参数的变化。锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程,这两个过程始终都会伴随着锂离子电池浆料制备的整个过程。浆料的制备一般会经过以下几个阶段:

①干粉混合。颗粒之间以点点、点面、点线形式接触。

②半干泥状捏合阶段。此阶段在干粉混合均匀之后,加入粘结剂液体或溶剂,原材料被润湿、呈泥状。经过搅拌机的强力搅拌,物料受到机械力的剪切和摩擦,同时颗粒之间也会有内摩擦,在各个作用力下,原料颗粒之间趋于高度分散。此阶段对于成品浆料的粒度和粘度有至关重要的影响。

③稀释分散阶段。捏合完成之后,缓慢加入溶剂调节浆料粘度和固含量。此阶段分散与团聚共存,并最后达到稳定。在这个阶段物料的分散主要受机械力、粉液间摩擦阻力、高速分散剪切力、浆料与容器壁撞击相互作用力的影响。

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