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负极浆料(以石墨为例)的制备

2022-02-21 九游会品牌智能 1534


负极浆料的制备大致与正极制浆的步骤相同。

(1)原料的物理性能

a.石墨: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。

b.水性粘合剂(SBR):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。

c.防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。

d.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。

e.去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

(2)原料的预处理

a.石墨:经过混合,使原料均匀化,提高一致性,然后在300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。

b.水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

(3)掺和、浸湿和分散

a.石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

b.可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。

c.应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

d.分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。

e.搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。

(4)稀释

加入溶剂将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

1.3.3,传统分散工艺面临的问题
(1)根据传统工艺中的叶轮剪切/循环特性,可以把叶轮的作用分为两大类,第一类是对叶轮附近产生的剪切作用;第二类则是通过叶轮泵出的流量产生循环作用。浆体的进一步分散作用主要依靠叶轮的剪切作用,而叶轮的流量决定了叶轮的分散的能力。而在离叶轮端部较远的区域,总会存在一层浆料始终停滞不动,这个区域也就是人们常说的“死区”,分散设备的工作区域越大,而且浆料黏度越高,“死区”的问题就越突出,就算采用不同的叶轮和结构,死区仍然难以避免,因此在锂离子电池浆料的制备过程中,所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层和发生硬性沉淀等一系列问题。

(2)在操作过程中双行星搅拌也会遇到诸多问题:

1.批次分散工艺,混合分散时间长,能量消耗大。

2.电极粉末材料由行星搅拌器顶部加入,粉尘容易飞扬、漂浮。更重要的是粉末与液相混合极易发生团聚。

3.物料易残留于行星搅拌器的罐盖、罐壁及搅拌桨上,清洗操作困难。

4.空气易存留于分散混合罐,气泡的产生影响分散效果。

5.批次工艺致使量产受到限制,生产线占地面的大,维护成本高。