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負極漿料(以石墨為例)的制備

負極漿料(以石墨為例)的制備
儒特  2023-09-22  |  閱讀:1509

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負極漿料的制備大致與正極制漿的步驟相同。

(1)原料的物理性能

a.石墨:非極性物質,易被非極性物質污染,易在非極性物質中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新團聚。一般粒徑D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規則,主要有球形、片狀、纖維狀等。

b.水性粘合劑(SBR):小分子線性鏈狀乳液,極易溶于水和極性溶劑。

c.防沉淀劑(CMC):高分子化合物,易溶于水和極性溶劑。

d.異丙醇:弱極性物質,加入后可減小粘合劑溶液的極性,提高石墨和粘合劑溶液的相容性;具有強烈的消泡作用;易催化粘合劑網狀交鏈,提高粘結強度。乙醇:弱極性物質,加入后可減小粘合劑溶液的極性,提高石墨和粘合劑溶液的相容性;具有強烈的消泡作用;易催化粘合劑線性交鏈,提高粘結強度。

e.去離子水(或蒸餾水):稀釋劑,酌量添加,改變漿料的流動性。

(2)原料的預處理

a.石墨:經過混合,使原料均勻化,提高一致性,然后在300~400℃常壓烘烤,除去表面油性物質,提高與水性粘合劑的相容能力,修圓石墨表面棱角(有些材料為保持表面特性,不允許烘烤,否則效能降低)。

b.水性粘合劑:適當稀釋,提高分散能力。

(3)摻和、浸濕和分散

a.石墨與粘合劑溶液極性不同,不易分散。

b.可先用醇水溶液將石墨初步潤濕,再與粘合劑溶液混合。

c.應適當降低攪拌濃度,提高分散性。

d.分散過程為減少極性物與非極性物距離,提高勢能或表面能,所以為吸熱反應,攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應該適當升高攪拌溫度,使吸熱變得容易,同時提高流動性,降低分散難度。

e.攪拌過程如加入真空脫氣過程,排除氣體,促進固-液吸附,效果更佳。

(4)稀釋

加入溶劑將漿料調整為合適的濃度,便于涂布。

1.3.3,傳統分散工藝面臨的問題
(1)根據傳統工藝中的葉輪剪切/循環特性,可以把葉輪的作用分為兩大類,第一類是對葉輪附近產生的剪切作用;第二類則是通過葉輪泵出的流量產生循環作用。漿體的進一步分散作用主要依靠葉輪的剪切作用,而葉輪的流量決定了葉輪的分散的能力。而在離葉輪端部較遠的區域,總會存在一層漿料始終停滯不動,這個區域也就是人們常說的“死區”,分散設備的工作區域越大,而且漿料黏度越高,“死區”的問題就越突出,就算采用不同的葉輪和結構,死區仍然難以避免,因此在鋰離子電池漿料的制備過程中,所制得的漿料產品就會出現混合分散不均勻、粉體顆粒與粘合劑接觸不均勻、易分層和發生硬性沉淀等一系列問題。

(2)在操作過程中雙行星攪拌也會遇到諸多問題:

1.批次分散工藝,混合分散時間長,能量消耗大。

2.電極粉末材料由行星攪拌器頂部加入,粉塵容易飛揚、漂浮。更重要的是粉末與液相混合極易發生團聚。

3.物料易殘留于行星攪拌器的罐蓋、罐壁及攪拌槳上,清洗操作困難。

4.空氣易存留于分散混合罐,氣泡的產生影響分散效果。

5.批次工藝致使量產受到限制,生產線占地面的大,維護成本高。

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