二，鋰電池的配方與工藝流程

1. 正負(fù)極配方

1.1 正極配方：LiCoO2+導(dǎo)電劑+粘合劑+集流體(鋁箔）

LiCoO₂(10μm): 96.0%

導(dǎo)電劑(Carbon ECP） 2.0%

粘合劑(PVDF 761） 2.0%

NMP(增加粘結(jié)性）:固體物質(zhì)的重量比為8:15

(a)正極粘度控制6000cps(溫度25℃ ）；

(b) NMP重量須適當(dāng)調(diào)節(jié)，達(dá)到粘度要求為宜；

(c)特別注意溫度、濕度對(duì)黏度的影響

正極活性物質(zhì)：

鈷酸鋰：正極活性物質(zhì)，鋰離子源，為電池提高鋰源。非極性物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為堿性，pH值為10-11左右。

錳酸鋰：非極性物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱堿性，pH值為8左右。

導(dǎo)電劑：鏈狀物，含水量< 1%，粒徑一般為 1-5 μm。通常使用導(dǎo)電性優(yōu)異的超導(dǎo)碳黑，如科琴炭黑Carbon ECP和ECP600JD，其作用：提高正極材料的導(dǎo)電性，補(bǔ)償正極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性；提高正極片的電解液的吸液量，增加反應(yīng)界面，減少極化。

PVDF粘合劑：非極性物質(zhì)，鏈狀物，分子量從300,000到3,000,000不等；吸水后分子量下降，粘性變差。用于將鈷酸鋰、導(dǎo)電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。常用的品牌如Kynar761。

NMP：弱極性液體，用來(lái)溶解/溶脹PVDF，同時(shí)用來(lái)稀釋漿料。

集流體(正極引線）：由鋁箔或鋁帶制成。

1.2 負(fù)極配方：石墨+導(dǎo)電劑+增稠劑(CMC）+粘結(jié)劑(SBR）+ 集流體(銅箔）

負(fù)極材料(石墨）：94.5%

導(dǎo)電劑(Carbon ECP）：1.0%(科琴超導(dǎo)碳黑)

粘結(jié)劑(SBR）：2.25%(SBR = 丁苯橡膠膠乳）

增稠劑(CMC）：2.25%(CMC = 羧甲基纖維素鈉）

水：固體物質(zhì)的重量比為1600:1417.5

(a) 負(fù)極黏度控制5000-6000cps(溫度25轉(zhuǎn)子3）

(b) 水重量需要適當(dāng)調(diào)節(jié)，達(dá)到黏度要求為宜；

(c) 特別注意溫度濕度對(duì)黏度的影響

2、正負(fù)混料

石墨：負(fù)極活性物質(zhì)，構(gòu)成負(fù)極反應(yīng)的主要物質(zhì)；主要分為天然石墨和人造石墨兩大類。非極性物質(zhì)，易被非極性物質(zhì)污染，易在非極性物質(zhì)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，容易重新團(tuán)聚。一般粒徑 D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則，主要有球形、片狀、纖維狀等。

導(dǎo)電劑：其作用為：

(a) 提高負(fù)極片的導(dǎo)電性，補(bǔ)償負(fù)極活性物質(zhì)的電子導(dǎo)電性。

(b) 提高反應(yīng)深度及利用率。

(c) 防止枝晶的產(chǎn)生。

(d) 利用導(dǎo)電材料的吸液能力，提高反應(yīng)界面，減少極化。(可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。

添加劑：降低不可逆反應(yīng)，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。

增稠劑/防沉淀劑(CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。

異丙醇：弱極性物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強(qiáng)烈的消泡作用；易催化粘合劑網(wǎng)狀交鏈，提高粘結(jié)強(qiáng)度。

乙醇：弱極性物質(zhì)，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強(qiáng)烈的消泡作用；易催化粘合劑線性的交鏈，提高粘結(jié)強(qiáng)度(異丙醇和乙醇的作用從本質(zhì)上講是一樣的，大批量生產(chǎn)時(shí)可考慮成本因素然后選擇添加哪種）。

水性粘合劑(SBR）：將石墨、導(dǎo)電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。小分子線性鏈狀乳液，極易溶于水和極性溶劑。

去離子水(或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動(dòng)性。

負(fù)極引線：由銅箔或鎳帶制成。

2.1正極混料：

2.1.1原料的預(yù)處理

(1) 鈷酸鋰：脫水。一般用120 °C常壓烘烤2小時(shí)左右。

(2) 導(dǎo)電劑：脫水。一般用200 °C常壓烘烤2小時(shí)左右。

(3) 粘合劑：脫水。一般用120-140 °C常壓烘烤2小時(shí)左右，烘烤溫度視分子量的大小決定。

(4) NMP：脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設(shè)施，直接使用。

2.1.2物料球磨：

(1) 4小時(shí)結(jié)束，過(guò)篩分離出球磨；

(2) 將LiCoO2 和Carbon ECP倒入料桶，同時(shí)加入磨球(干料：磨球=1:1），在滾瓶及上進(jìn)行球磨，轉(zhuǎn)速控制在60rmp以上

2.1.3 原料的摻和：

(1) 粘合劑的溶解(按標(biāo)準(zhǔn)濃度）及熱處理。

(2) 鈷酸鋰和導(dǎo)電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導(dǎo)電劑粘合在一起，提高團(tuán)聚作用和的導(dǎo)電性。配成漿料后不會(huì)單獨(dú)分布于粘合劑中，球磨時(shí)間一般為2h左右；為避免混入雜質(zhì)，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。

2.1.4 干粉的分散、浸濕：

原理：固體粉末放置在空氣中，隨著時(shí)間的推移，將會(huì)吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開(kāi)始爭(zhēng)奪固體表面；如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強(qiáng)，液體不能浸濕固體；如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強(qiáng)，液體可以浸濕固體，將氣體擠出。

當(dāng)潤(rùn)濕角≤90°，固體浸濕。當(dāng)潤(rùn)濕角>90°，固體不浸濕。

正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕，所以正極粉料分散相對(duì)容易。

分散方法對(duì)分散的影響：

(1)靜置法(時(shí)間長(zhǎng)，效果差，但不損傷材料的原有結(jié)構(gòu)）；

(2)攪拌法：自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)(時(shí)間短，效果佳，但有可能損傷個(gè)別材料的自身結(jié)構(gòu)）。

攪拌槳對(duì)分散速度的影響：攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來(lái)對(duì)付分散難度大的材料或配料的初始階段；球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態(tài)，效果佳。

攪拌速度對(duì)分散速度的影響。一般說(shuō)來(lái)攪拌速度越高，分散速度越快，但對(duì)材料自身結(jié)構(gòu)和對(duì)設(shè)備的損傷就越大。

濃度對(duì)分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小，分散速度越快，但太稀將導(dǎo)致材料的浪費(fèi)和漿料沉淀的加重。

濃度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。濃度越大，柔制強(qiáng)度越大，粘接強(qiáng)度越大；濃度越低，粘接強(qiáng)度越小。

真空度對(duì)分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出，降低液體吸附難度；材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大幅降低。

溫度對(duì)分散速度的影響。適宜的溫度下，漿料流動(dòng)性好、易分散。太熱漿料容易結(jié)皮，太冷漿料的流動(dòng)性將大打折扣。

稀釋：將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。

2.1.5操作步驟

(a) 將NMP倒入動(dòng)力混合機(jī)(100L）至80°C，稱取PVDF加入其中，開(kāi)機(jī)；參數(shù)設(shè)置：轉(zhuǎn)速25±2r/min，攪拌115-125min；

(b) 接通冷卻系統(tǒng)，將已經(jīng)磨號(hào)的正極干料平均分四次加入，每次間隔28-32min，第三次加料視材料需要添加NMP，第四次加料后加入NMP；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：轉(zhuǎn)速為20±2r/min

(c) 第四次加料30±2min后進(jìn)行高速攪拌，時(shí)間為480±10min；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為30±2r/min，自轉(zhuǎn)為25±2r/min；

(d) 真空混合：將動(dòng)力混合機(jī)接上真空，保持真空度為-0.09Mpa，攪拌30±2min；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為10±2min，自轉(zhuǎn)為8±2r/min

(e) 取250-300ml漿料，使用黏度計(jì)測(cè)量黏度；測(cè)試條件：轉(zhuǎn)子號(hào)5，轉(zhuǎn)速12或30rpm，溫度范圍25°C；

(f) 將正極料從動(dòng)力混合機(jī)中取出進(jìn)行膠體磨、過(guò)篩，同時(shí)在不銹鋼盆上貼上標(biāo)識(shí)，與拉漿設(shè)備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

2.1.6注意事項(xiàng)

(a) 完成，清理機(jī)器設(shè)備及工作環(huán)境；

(b) 操作機(jī)器時(shí)，需注意安全，避免砸傷頭部。

2.2 負(fù)極混料

2.2.1原料的預(yù)處理：

(1) 石墨：

A、混合，使原料均勻化，提高一致性。

B、300～400°C常壓烘烤，除去表面油性物質(zhì)，提高與水性粘合劑的相容能力，修圓石墨表面棱角(有些材料為保持表面特性，不允許烘烤，否則效能降低）。

(2) 水性粘合劑：適當(dāng)稀釋，提高分散能力。

2.2.2 摻和、浸濕和分散： 

(1) 石墨與粘合劑溶液極性不同，不易分散。

(2) 可先用醇水溶液將石墨初步潤(rùn)濕，再與粘合劑溶液混合。

(3) 應(yīng)適當(dāng)降低攪拌濃度，提高分散性。

(4) 分散過(guò)程為減少極性物與非極性物距離，提高勢(shì)能或表面能，所以為吸熱反應(yīng)，攪拌時(shí)總體溫度有所下降。如條件允許應(yīng)該適當(dāng)升高攪拌溫度，使吸熱變得容易，同時(shí)提高流動(dòng)性，降低分散難度。

(5) 攪拌過(guò)程如加入真空脫氣過(guò)程，排除氣體，促進(jìn)固-液吸附，效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正極配料中的相關(guān)內(nèi)容

2.2.3稀釋：

將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。

2.2.4物料球磨

(1) 將負(fù)極和KetjenblackECP倒入料桶同時(shí)加入球磨(干料：磨球=1:1.2）在滾瓶及上進(jìn)行球磨，轉(zhuǎn)速控制在60rmp以上；

(2) 4小時(shí)結(jié)束，過(guò)篩分離出球磨；

2.2.5操作步驟

(1) 純凈水加熱至至80°C倒入動(dòng)力混合機(jī)(2L）

(2) 加CMC，攪拌60±2min；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為25±2min，自轉(zhuǎn)為15±2r/min；

(3) 加入SBR和去離子水，攪拌60±2min；

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為30±2min，自轉(zhuǎn)為20±2r/min；

(4) 負(fù)極干料分四次平均順序加入，加料的同時(shí)加入純凈水，每次間隔28-32min；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為20±2r/min，自轉(zhuǎn)為15±2r/min；

(5) 第四次加料30±2r/min后進(jìn)行高速攪拌，時(shí)間為480±10min；

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為30±2r/min，自轉(zhuǎn)為25±2r/min；

(6) 真空混合：將動(dòng)力混合機(jī)接上真空，保持真空度為-0.09到0.10Mpa，攪拌30±2min；動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置：公轉(zhuǎn)為10±2min，自轉(zhuǎn)為8±2r/min

(7) 取500ml漿料，使用黏度計(jì)測(cè)量黏度；測(cè)試條件：轉(zhuǎn)子號(hào)5，轉(zhuǎn)速30rpm，溫度范圍25°C；

(8) 將負(fù)極料從動(dòng)力混合機(jī)中取出進(jìn)行磨料、過(guò)篩，同時(shí)在不銹鋼盆上貼上標(biāo)識(shí)，與拉漿設(shè)備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

2.2.6 注意事項(xiàng)

(1) 完成，清理機(jī)器設(shè)備及工作環(huán)境；

(2) 操作機(jī)器時(shí)，需注意安全，避免砸傷頭部。

配料注意事項(xiàng)：

√防止混入其它雜質(zhì)；

√防止?jié){料飛濺；

√漿料的濃度(固含量）應(yīng)從高往低逐漸調(diào)整，以免增加麻煩；

√在攪拌的間歇過(guò)程中要注意刮邊和刮底，確保分散均勻；

√漿料不宜長(zhǎng)時(shí)間擱置，以免沉淀或均勻性降低；

√需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入，以免組分材料性質(zhì)變化；

√攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短以設(shè)備性能、材料加入量為主；

√攪拌槳的使用以漿料分散難度進(jìn)行更換，無(wú)法更換的可將轉(zhuǎn)速由慢到快進(jìn)行調(diào)整，以免損傷設(shè)備；

√出料前對(duì)漿料進(jìn)行過(guò)篩，除去大顆粒以防涂布時(shí)造成斷帶；

√對(duì)配料人員要加強(qiáng)培訓(xùn)，確保其掌握專業(yè)知識(shí)，以免釀成大禍；

√配料的關(guān)鍵在于分散均勻，掌握該中心，其它方式可自行調(diào)整。

上海逸威電子設(shè)備有限公司全新電源測(cè)試技術(shù)方案：

歡迎預(yù)約上門體驗(yàn)！?。?/span>

上海逸威電子設(shè)備有限公司

地址：上海市嘉定區(qū)勝竹東路3870號(hào)

業(yè)務(wù)熱線：13671590819 陳經(jīng)理

業(yè)務(wù)熱線：18821009278  袁經(jīng)理

技術(shù)咨詢：13817095892 張經(jīng)理

郵箱：eva@eeeiwave.com