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锂离子电池负分散工艺研究

作者：admin日期：2020-03-08阅读

采用黏度搅拌工艺制备锂离子负浆料，防沉降剂分两步加入进行分散，并与流体分散工艺得到的浆料对比浆料黏度、颗粒度、固含量、膜片电阻率、粘接力及电芯性能等。采用黏度搅拌工艺制备的浆料，黏度变化更小、颗粒度更接近粉体颗粒度，与流体分散工艺相比，膜片电阻率2．4m~'L／em，片的粘接力高3．1N，电芯以3C在2．00—3．65V充放电，200次的容量保持率高1．6％。

电池浆料混合分散工艺对锂离子电池的影响很大，是整个生产工艺中的重要环节”。负浆料由石墨粉、导电剂、悬浮剂和粘合剂等组成，制备包括液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列过程，并伴随着温度、黏度和环境等条件的变化。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终产品的性能。各电芯生产厂商为了生产出优良的产品，在配料搅拌上投入大量时间和成本，负配料时间通常在8h以上。

为提高搅拌效率、降生产成本，本文作者对负搅拌工

艺进行优化实验，对比黏度搅拌工艺与流体分散工艺对材料颗粒度、固含量稳定性、粘度、电阻及电池性能的影响。

1．1浆料的制备

负浆料由质量比93．7：2．0：1．3：3．0的石墨(电池级)、导电炭黑sP(日本产，电池级)、羧甲基纤维素钠(CMC，日本产，电池级)和丁苯橡胶(SBR，日本产，电池级)组成，用XFZH．10L搅拌机(柳州产)搅拌、研磨介质，氧化锆珠(国产)。

1．1．1黏度搅拌工艺

黏度搅拌工艺得到的浆料记为I号，搅拌过程为：①加入比例为石墨、导电剂和总量56％的CMC干粉，搅拌均匀；②加入去离子水，搅拌均匀；③加入剩余的CMC干粉，继续搅拌均匀；④加入SBR，搅拌至均匀。

1．1．2流体分散工艺

流体分散工艺得到的浆料记为2号，搅拌过程为：①加入CMC干粉、去离子水，进行搅拌；②加入导电剂，继续搅拌均匀；③加入石墨搅拌；④加入SBR继续搅拌。

1．2电芯制作

以0．016mill厚的铝箔(深圳产，≥99．8％)、0．009mm厚的铜箔(深圳产，≥99．8％)分别为正、负集流体，电涂覆(电留白宽度为6mil1)后，在85oC、8h的条件下烘干，再进行辊压(电厚度为0．125±0．002mm)、分切(正宽56mm，负宽58l／lln)，制得电片。使用16la,m厚的聚乙烯(PE)膜(重庆产)，1．1mol／LLiPF／EC+DMC+EMC(体积比1：2：1，广州产，电池级)电解液与分切后的电片，按本公司生产工艺，进行耳焊接、卷绕、入壳、点底、冲槽、烘烤、注液和封口等工序处理，制得32650型5．0Ah钢壳电池。
1．3测试分析

1．3．1黏度

取1号浆料和2号浆料，在l0L搅拌罐中以15r／min的转速搅拌，每隔2h从罐底取样，用NDJ-53数字式黏度计(北京产)测试黏度。

1．3．2浆料颗粒度

取搅拌结束后的浆料，用Mastersizer3000激光粒度测试仪(英国产)测量浆料的颗粒度，并与石墨粉体的颗粒度分布进行对比。

1．3．3固含量稳定性

取1号浆料和2号浆料，在10L搅拌罐中静置，每隔2h从罐底取样，进行测试。

1．3．4膜片电阻率

将浆料用夹具涂在绝缘薄膜上，放入烘箱中，在95℃下烘烤4h，待膜片完全干燥，用LFY-406LFY—406型电阻率测试仪(深圳产)测试样品的电阻率。

1．3．5片粘接力

将负浆料涂在铜箔上烘干，制成片，取片制样，用FY一108电脑拉力机(东莞产)进行粘接力测试。

1．3．6充电恒流比

用CT一3008W一5V10A．204型号的检测柜(深圳产)进行1CC／1CD容量测试，记录电芯的充电恒流比。