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鋰離子電池是主流的動力電池選擇,因?yàn)樗且环N具有高能量密度、良好循環(huán)性能、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)的高壓電池。
在其制造過程中,電池漿料的生產(chǎn)是電池的生產(chǎn)和制造過程的基礎(chǔ),并且是確定電極能夠滿足電池的設(shè)計(jì)要求的重要過程之一。
由于大容量電池由多個(gè)鋰離子電池串聯(lián)或并聯(lián)組成,因此由于單個(gè)電池的性能不一致,電池壽命過早結(jié)束。在電池組組裝之前,盡可能確保電池組的單個(gè)電池的一致性,以減少電池在回收過程中的差異。
電池漿料的作用
因此,為了保證單體電池的一致性,提高整批電池的性能穩(wěn)定性,需要保證電池漿料的均勻性。然而,由于電極漿料的物理特性,難以直接觀察電池漿料的性能。因此,通常測量以下財(cái)產(chǎn),以間接研究并確保電池漿液的均勻性和穩(wěn)定性。
鋰電池漿料的特性
鋰離子電池的正極漿料是通過在攪拌下混合正極材料、電池粘合劑和導(dǎo)電劑并將它們均勻分散在溶劑中而形成的。電池漿料的制備包括液體和液體、液體和固體材料以及固體和固體顆粒之間的混合、溶解、摩擦和分散等一系列工藝過程,在此過程中,溫度、粘度、粒度、粘度等參數(shù)發(fā)生變化。
電池漿料粘度
電池漿料的粘度是反映漿料中摩擦或粘度(滯后)的特征量,這是流體阻擋其相對流動的特征,也是確定漿料是否適合涂覆的關(guān)鍵參數(shù)之一。
影響電池漿料粘度的因素很多,如電池漿料的組成、環(huán)境條件、溶劑比、溫度、攪拌時(shí)間等。
當(dāng)電池漿料的粘度過高時(shí),漿料的穩(wěn)定性雖好,但流動性差,銅箔和鋁箔的流平性能和潤濕效果不好,不利于涂覆過程,電極外觀容易出現(xiàn)異常。
當(dāng)電池漿料的粘度過低時(shí),雖然漿料的流動性良好,但漿料的儲存性能較差,容易沉淀,分散性也相對一般。同時(shí),電池漿料的低粘度也會造成諸如涂層形成的濕薄片和干燥困難、涂層開裂、漿料顆粒團(tuán)聚、表面密度的一致性差等問題。
然而,電池漿料的粘度沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),需要根據(jù)材料的特性和涂布機(jī)的性能進(jìn)行調(diào)整。
目前,電池漿料的粘度一般控制在4000~8000mPa·s。未來,隨著加工工藝的改進(jìn),電池漿料粘度應(yīng)該會更高。目前,在測量粘度時(shí),還需要確保漿料溫度的一致性,以比較漿料粘度的穩(wěn)定性。
電池漿料溫度
為了使電池漿料混合均勻,需要經(jīng)過混合、捏合和高速分散等過程。在長時(shí)間的高速旋轉(zhuǎn)攪拌下,物料顆粒之間的摩擦?xí)a(chǎn)生很大的熱量,從而引起漿料內(nèi)部漿料的溫度變化。
溫度對下一道工序涂層的影響是表面密度的不穩(wěn)定性。如果進(jìn)入涂覆頭的漿料的溫度與涂覆頭唇部本身的溫度不同,則涂覆頭唇部成為熱交換器。結(jié)果,當(dāng)涂料漿料從分配室的入口流到末端時(shí),漿料的溫度發(fā)生變化。
溫度變化會導(dǎo)致粘度變化,導(dǎo)致涂層厚度不均勻。因此,有必要測試電池漿料的溫度,并在電池漿料運(yùn)輸過程中安裝溫度控制系統(tǒng),以保持電池漿料溫度、涂覆頭溫度和環(huán)境溫度的一致性,以確保漿料涂層表面密度的一致性。
電池漿料的粒度分布
活性物質(zhì)的粒度和粒度分布是電池漿料工藝中的重要因素。活性物質(zhì)顆粒越小,連續(xù)相的粘度越大,由重力引起的漿料分層越弱,懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。
然而,當(dāng)顆粒尺寸減小到較小尺寸時(shí),顆粒之間的結(jié)合力成為主要作用,顆粒之間會發(fā)生團(tuán)聚,這不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
因此,在漿料的分散中,粒度越細(xì)越好。相反,它應(yīng)該分布在狹窄的尺寸范圍內(nèi),以實(shí)現(xiàn)吸力和排斥力之間的相互平衡,從而確保漿料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
電池漿料固體含量
電池漿料的固體含量與漿料的穩(wěn)定性密切相關(guān)。對于相同的工藝和配方,漿料的固體含量越高,粘度越大,反之亦然。在一定范圍內(nèi),粘度越高,電池漿料的穩(wěn)定性越高。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,檢查電池漿料的固體含量具有其他意義,這是為了確保投入漿料制漿的各種材料的重量準(zhǔn)確。為了確保固體含量在要求的范圍內(nèi),生產(chǎn)中將使用干燥方法,使用的儀器是濕度測試儀。
總結(jié)
作為一個(gè)多組分非平衡系統(tǒng),最大的問題是內(nèi)部顆粒由于靜電吸引、范德華力或氫鍵而團(tuán)聚,或在重力作用下發(fā)生沉淀,這影響了電池漿料的分散均勻性和穩(wěn)定性。
因此,要制備穩(wěn)定的電池漿料,需要綜合考慮材料財(cái)產(chǎn)、配方、混合過程、環(huán)境等因素的影響,通過不斷實(shí)踐才能得到最終答案。
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