关注并标星↑↑「旺材锂电」
更多,更及时的干货内容,请关注微信公众号:wc_ldc
诚邀业内人士及机构向我们投稿,投稿有礼
投稿邮箱:tougao@51wctt.com
来源:锂电前沿
以下介绍锂离子电池正负极浆料搅拌工艺。
一、搅拌原理
通过搅拌叶、公转框相互转动,在机械搅拌的情况下产生与维持悬浮液,以及增强液固相间的质量传递。
固液搅拌通常分为以下几个部分:
(1)固体颗粒的悬浮;
(2)沉降颗粒的再悬浮;
(3)悬浮颗粒渗入液体;
(4)利用颗粒之间以及颗粒与桨之间的作用力使颗粒团聚体分散或者控制颗粒大小;
(5)液固之间的质量传递。
二、搅拌作用
配料过程实际是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。
配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。
三、浆料参数
1、粘度:
流体对流动的阻抗能力,其定义为:液体以25px/s的速度流动时,在每25px2平面上所需剪应力的大小,称为动力粘度,以Pa.s为单位。
粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时,有层流、过渡流、湍流三种状态,搅拌设备中同样也存在这三种流动状态,而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。
在搅拌过程中,一般认为粘度小于5Pa.s的为低粘度流体,例如:水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pas的为中粘度流体,例如:油墨、牙膏等;50-500Pas的为高粘度流体,例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pas的为特高粘流体例如:橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。
2、颗粒度D50:
浆料中50%体积的颗粒其粒径的大小范围
3、固含量:
浆料内固体物质的含量百分比,理论配比固含量小于出货固含量
四、混合效果的度量
检测固液悬浮体系搅拌与混合均匀的方法:
1、直接测量
1)粘度法:从体系不同位置取样,用粘度计测量浆料的粘度;偏差越小,混合越均匀;
2)颗粒度法:
A,从体系不同位置取样,用颗粒度刮板仪观察浆料的颗粒度;粒度越接近原材料粉末大小,混合越均匀;
B,从体系不同位置取样,用激光衍射颗粒度测试仪观察浆料的颗粒度;粒度分布越正态,大颗粒越小,混合越均匀;3)比重法:从体系不同位置取样,测量浆料的密度,偏差越小混合越均匀
2、间接测量
1)固含量法(宏观):
从体系不同位置取样,经过适当的温度和时间的烘烤,测固体份的重量,偏差越小混合越均匀;
2)SEM/EPMA(微观):
从体系不同位置取样,涂布到基材上,烘干,用SEM(电子显微镜) /EPMA(电子探针)观察浆料干燥后膜片内颗粒或元素的分布;(体系固体份通常为导体材料)
五、阳极搅拌工艺
Conductive carbon black(导电碳黑):用做导电剂。作用:连接大的活性物质颗粒使导电性良好。
Copolymer latex --SBR(丁苯橡胶):用作粘接剂。化学名:Styrene-Butadiene copolymer latex(聚苯乙烯丁二烯乳胶),水溶性乳胶,固含量48~50%,PH 4~7,凝固点-5~0℃,沸点大约100℃,储存温度5~35℃.SBR是一种阴离子型聚合物分散体,具有良好的机械稳定性及可操作性,并具有很高的粘结强度。
Sodium carboxymethyl cellulose(CMC)-- (羧甲基纤维素钠):用作增稠剂和稳定剂。外观为白色或微黄色絮状纤维粉未或白色粉未,无嗅无味,无毒;易溶于冷水或热水,形成胶状,溶液为中性或微碱性,不溶于乙醇、乙醚、异丙醇、丙酮等有机溶剂,可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。有吸湿性,对光热稳定,粘度随温度升高而降低,溶液在PH值2~10稳定,PH低于2,有固体析出,PH高于10粘度降低。变色温度227℃,炭化温度252℃,2%水溶液表面张力71mn/n。
阳极搅拌、涂布工艺流程如下:
六、阴极搅拌工艺
Conductive carbon black(导电碳黑):用做导电剂。作用:连接大的活性物质颗粒使导电性良好。
NMP(N-甲基吡咯烷酮):用做搅拌溶剂。化学名: N-Methyl-2-polyrrolidone,分子式:C5H9NO。N-甲基吡咯烷酮为稍有氨味的液体,与水以任何人比例混溶,几乎与所有溶剂(乙醇、乙醛、酮、芳香烃等)完全混合。沸点204°C,闪点95°C。NMP是一种极性的非质子传递溶剂,具有毒性小,沸点高,溶解能力出众,选择性强和稳定性好的优点。广泛用于芳烃萃取;乙炔、烯烃、二烯烃的纯化。也用于聚合物的溶剂及聚合反应的介质要目前我公司阴极用NMP-002-02,纯度>99.8%,比重1.025~1.040,含水量要求
PVDF (聚偏二氟乙烯):用做增稠剂和粘接剂。白色粉末状结晶聚合物,相对密度1.75~1.78。具有极其良好的抗紫外线性和耐气候老化性,其薄膜在室外放置一二十年也不硬脆龟裂。聚偏氟乙烯的介电性能特异,介电常数高达6~8(MHz~60Hz),介质损耗角正切值也很大,大约在0.02~0.2之间,体积电阻稍低,为2×1014ΩNaN。其长期使用温度为-40℃~+150℃,在这段温度范围内,聚合物有着很好的机械性能。它的玻化温度-39℃,脆化温度-62℃以下,结晶熔点约170℃,热分解温度316℃以上。
阴极搅拌、涂布工艺流程:
七、浆料的粘度特性
1、浆料粘度随搅拌时间的变化曲线随搅拌时间的延长,浆料粘度趋向于一个稳定值而不再变化(可以说浆料已分散均匀)。
2、浆料粘度随温度的变化曲线温度越高则浆料粘度越低,当到达一定的温度时粘度会趋向一个稳定值。
3、中转罐浆料固含量随时间变化曲线
浆料搅拌完成后通过管道输送到中转罐中供Coater涂布,中转罐搅拌以自转:25Hz(740RPM),公转:35Hz(35RPM)以保证浆料各项参数稳定,不会发生变化,包括浆料温度、粘度及固含量等,以保证浆料涂布的均匀一致性。
4、浆料粘度随时间变化曲线
来源:锂电前沿
· 惊 · 喜 · 来 · 啦 ·
活动1. 《动力电池的关键技术》课程培训(全两天,高密度培训)
活动2. 2019中国动力电池及关键材料年会暨正负极材料技术与供需峰会
往期精彩回顾
10.99G锂电池资料,11本书籍,50个工艺视频,300+干货...3.0版锂电池资料包
电池厂采购与材料、设备供应商的“相爱相杀”!
干货 | 常用锂电参数计算公式
干货 | 车企和电池厂的战争
揭秘宁德时代CATL超级工厂!
PPT | 动力电池龙头研究之LG化学
40页PPT——动力电池安全性测试与评价研究
技术贴:Tesla新能源技术到底领先了多少?
干货 | 锂电池最经典问题14问
关注 | 动力电池4类热失控原因分析
干货丨锂电池材料篇最全基础介绍
干货丨浅谈现有锂离子电池检测标准
关注 | 2018年锂电行业十大风云人物
干货 | 动力电池及电池PACK基础知识
干货 | 132页PPT,动力电池系统知识大全!
干货 | 41页PPT--锂离子电池隔膜知识培训
干货 | 电芯相关知识大全汇总 绝对的干货
干货 | 190页ppt看懂锂电池材料以及生产工艺
干货 | 一份关于动力电池负极材料超全的资料!
干货 | 锂电池电解液,非常全面的一篇干货
干货 | 锂电池的锂从哪里来?矿石提锂五大工艺
干货丨锂电池正极材料及三元前驱体相关基础知识
干货 | 三元正极材料各项理化指标详细数据分析方法
工艺 | 五分钟看懂锂离子电池的的原理、配方和工艺
干货 | 锂离子电池原理及工艺 - 大全PPT- 2018版
干货 | 我们拆了一辆Model 3,得出“3个观点”和“6个发现”!
干货 | 一文看懂宁德时代(CATL)和宁德新能源(ATL)的关系!
干货 | 当下谈固态电池动力化或许还为时尚早,至少需要越过四座大山
【免责声明】文章为作者独立观点,不代表旺材锂电立场。如因作品内容、版权等存在问题,请于本文刊发30日内联系旺材锂电进行删除或洽谈版权使用事宜。