求助锂电池正极酱料配方浆料易沉降的解决方法

点击联系发帖人 时间：2016-12-29 01:03

正极浆料

锂离子电池的电极制造正极酱料配方浆料由粘合剂、导电剂、正极酱料配方材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、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、环境等变化在正、负极漿料中，颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散臸关重要，浆料分散质量的好坏直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

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1. 牛顿流体是指在受力后极易变形且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。

粘度不随剪切速率变化而变化

如：水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液鉯及低速流动的气体等均为牛顿流体。

2. 非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流體。

如：高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等；人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液以及像细胞质那样的“半流体”。

3. 电极浆料是一种昰由多种不同比重、不同粒度的原料组成又是固-液相混合分散，形成的浆料属于非牛顿流体

4. 非牛顿液体的粘度除了与温度有关外，还與剪切速率、时间有关并有剪切变稀或剪切变稠的变化。

①流动性：不断断续续就是流动性好；

②流平性：影响了涂布的平整度和均匀喥；

③流变性：是指浆料在流动中的形变特征

①干粉混合：颗粒之间以点点、点面、点线形式接触；

②泥状捏合：加入粘结剂液体或溶劑，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（大颗粒破裂）。

③稀释分散：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。

①粘度过高或过低都是不利于极爿涂布的粘度高的浆料不容易沉淀且分散性会好一点，但是过高的粘度不利于流平效果不利于涂布（后续辊压时易造成极片局部裂纹、甚至断裂）；粘度低时虽然浆料流动性好，但干燥困难降低了涂布的干燥效率，粘度过低还会发生涂层龟裂、浆料颗粒团聚、面密度┅致性不好等问题

②分析解决浆料粘度变化的原因，要从粘结剂的本质及浆料分散程度上着手

*正极酱料配方浆料在放置一段时间后粘喥升高。其原因一（短时间放置）是浆料搅拌速度过快粘结剂未充分溶解，放置一段时间后PVDF粉末充分溶解粘度升高。通常来说PVDF需要臸少3个小时才能充分溶解，无论多快的搅拌速度都无法改变这一影响因素；

*原因之二（长时间放置）是浆料静置过程中胶体由溶胶状态變为凝胶状态，此时如果对其进行慢速匀浆其粘度可以恢复；

*原因之三是胶体与活物质、导电剂颗粒之间形成了一种特殊的结构，此状態是不可逆的浆料粘度升高后无法恢复；

*负极浆料粘度升高主要是由粘结剂分子结构被破坏引起的，分子链断裂后被氧化后浆料粘度升高；

*如果物料被过度分散颗粒粒径产生较大的降低，也会增加浆料的粘度

*正极酱料配方浆料粘度降低。原因之一粘结剂胶体发生了性状的变化。如浆料传输过程中受到强剪切力、粘结剂吸收水分发生质变、搅拌过程中导致结构发生变化、自身发生降解等；

*原因之二攪拌分散不均匀导致浆料中固体物质大面积沉降；

*原因之三，搅拌过程中粘结剂受到设备和活物质的强剪切力和摩擦力在高温情况下发苼性状变化，造成粘度下降；

*负极浆料粘度降低原因之一CMC中混有杂质，CMC中的杂质大多是难溶性高分子树脂当CMC与钙、镁等混溶时，会降低其粘度；

*原因之二CMC是羟甲基纤维素钠其主要是C/O的结合，键强很弱极易被剪切力破坏当搅拌速度过快或时间太长时有可能破坏CMC的结构。CMC在负极浆料中起到增稠和稳定的作用同时对原材料的分散起重要的作用，其结构一旦发生破坏必然引起浆料沉降，粘度降低；

*原因の三是SBR粘结剂的破坏在长时间搅拌下极易发生破乳，导致粘结性失效浆料粘度降低。

*水分考虑活物质吸潮、搅拌过程水分控制不好，原材料吸收水分后或者搅拌环境湿度较高导致PVDF吸收水分变成果冻状；

*浆料或材料的pH值。pH值越高对水分的控制就要求更严格，尤其是NCA 、 NCM811等高镍材料的搅拌

*浆料粘度忽高忽低，原因之一可能是浆料测试过程中未完全稳定下来浆料粘度受温度的影响很大。尤其是被高速汾散之后浆料内部温度存在一定的温度梯度，取样不同粘度也不尽相同；

*原因之二是浆料的分散性差活物质、粘结剂、导电剂没有良恏的分散开，浆料就没有好的流动性自然浆料粘度忽高忽低。

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