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鋰離子電池正負極漿料攪拌工藝總結

文章作者頭像
發布:liuxianglong 來源: 電池視界
PostTime:29-2-2020 07:48
主頁 評論:1
通過攪拌葉、公轉框相互轉動,在機械攪拌的情況下產生與維持懸浮液,以及增強液固相間的質量傳遞。

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一、攪拌原理

通過攪拌葉、公轉框相互轉動,在機械攪拌的情況下產生與維持懸浮液,以及增強液固相間的質量傳遞。固液攪拌通常分為以下幾個部分:(1)固體顆粒的懸浮;(2)沉降顆粒的再懸浮;(3)懸浮顆粒滲入液體;(4)利用顆粒之間以及顆粒與槳之間的作用力使顆粒團聚體分散或者控制顆粒大小;(5)液固之間的質量傳遞。

二、攪拌作用

配料過程實際是將漿料中的各種組成按標準比例混合在一起,調制成漿料,以利于均勻涂布,保證極片的一致性。配料大致包括五個過程,即:原料的預處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。

三、漿料參數

1、粘度:

流體對流動的阻抗能力,其定義為:液體以25px/s的速度流動時,在每25px2平面上所需剪應力的大小,稱為動力粘度,以Pa.s為單位。

粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態,攪拌設備中同樣也存在這三種流動狀態,而決定這些狀態的主要參數之一就是流體的粘度。

在攪拌過程中,一般認為粘度小于5Pa.s的為低粘度流體,例如:水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pas的為中粘度流體,例如:油墨、牙膏等;50-500Pas的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pas的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。

2、顆粒度D50:

漿料中50%體積的顆粒其粒徑的大小范圍

3、固含量:

漿料內固體物質的含量百分比,理論配比固含量小于出貨固含量

四、混合效果的度量

檢測固液懸浮體系攪拌與混合均勻的方法:

1、直接測量

1)粘度法:從體系不同位置取樣,用粘度計測量漿料的粘度;偏差越小,混合越均勻;

2)顆粒度法:

A,從體系不同位置取樣,用顆粒度刮板儀觀察漿料的顆粒度;粒度越接近原材料粉末大小,混合越均勻;

B,從體系不同位置取樣,用激光衍射顆粒度測試儀觀察漿料的顆粒度;粒度分布越正態,大顆粒越小,混合越均勻;

3)比重法:從體系不同位置取樣,測量漿料的密度,偏差越小混合越均勻

2、間接測量

1)固含量法(宏觀):從體系不同位置取樣,經過適當的溫度和時間的烘烤,測固體份的重量,偏差越小混合越均勻;

2)SEM/EPMA(微觀):從體系不同位置取樣,涂布到基材上,烘干,用SEM(電子顯微鏡) /EPMA(電子探針)觀察漿料干燥后膜片內顆粒或元素的分布;(體系固體份通常為導體材料)

五、陽極攪拌工藝

Conductive carbon black(導電碳黑):用做導電劑。作用:連接大的活性物質顆粒使導電性良好。

Copolymer latex --SBR(丁苯橡膠):用作粘接劑。化學名:Styrene-Butadiene copolymer latex(聚苯乙烯丁二烯乳膠),水溶性乳膠,固含量48~50%,PH 4~7,凝固點-5~0℃,沸點大約100℃,儲存溫度5~35℃。SBR是一種陰離子型聚合物分散體,具有良好的機械穩定性及可操作性,并具有很高的粘結強度。

Sodium carboxymethyl cellulose(CMC)-- (羧甲基纖維素鈉):用作增稠劑和穩定劑。外觀為白色或微黃色絮狀纖維粉未或白色粉未,無嗅無味,無毒;易溶于冷水或熱水,形成膠狀,溶液為中性或微堿性,不溶于乙醇、乙醚、異丙醇、丙酮等有機溶劑,可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。有吸濕性,對光熱穩定,粘度隨溫度升高而降低,溶液在PH值2~10穩定,PH低于2,有固體析出,PH高于10粘度降低。變色溫度227℃,炭化溫度252℃,2%水溶液表面張力71mn/n。

陽極攪拌、涂布工藝流程如下:

六、陰極攪拌工藝

Conductive carbon black(導電碳黑):用做導電劑。作用:連接大的活性物質顆粒使導電性良好。

NMP(N-甲基吡咯烷酮):用做攪拌溶劑。化學名: N-Methyl-2-polyrrolidone,分子式:C5H9NO。N-甲基吡咯烷酮為稍有氨味的液體,與水以任何人比例混溶,幾乎與所有溶劑(乙醇、乙醛、酮、芳香烴等)完全混合。沸點204°C,閃點95°C。NMP是一種極性的非質子傳遞溶劑,具有毒性小,沸點高,溶解能力出眾,選擇性強和穩定性好的優點。廣泛用于芳烴萃取;乙炔、烯烴、二烯烴的純化。也用于聚合物的溶劑及聚合反應的介質要目前我公司陰極用NMP-002-02,純度>99。8%,比重1。025~1。040,含水量要求<0。005%(500ppm)。

PVDF (聚偏二氟乙烯):用做增稠劑和粘接劑。白色粉末狀結晶聚合物,相對密度1.75~1.78。具有極其良好的抗紫外線性和耐氣候老化性,其薄膜在室外放置一二十年也不硬脆龜裂。聚偏氟乙烯的介電性能特異,介電常數高達6~8(MHz~60Hz),介質損耗角正切值也很大,大約在0。02~0。2之間,體積電阻稍低,為2×1014ΩNaN。其長期使用溫度為-40℃~+150℃,在這段溫度范圍內,聚合物有著很好的機械性能。它的玻化溫度-39℃,脆化溫度-62℃以下,結晶熔點約170℃,熱分解溫度316℃以上。

陰極攪拌、涂布工藝流程:

七、漿料的粘度特性

1、漿料粘度隨攪拌時間的變化曲線

隨攪拌時間的延長,漿料粘度趨向于一個穩定值而不再變化(可以說漿料已分散均勻)。

2、漿料粘度隨溫度的變化曲線

溫度越高則漿料粘度越低,當到達一定的溫度時粘度會趨向一個穩定值。

3、中轉罐漿料固含量隨時間變化曲線

漿料攪拌完成后通過管道輸送到中轉罐中供Coater涂布,中轉罐攪拌以自轉:25Hz(740RPM),公轉:35Hz(35RPM)以保證漿料各項參數穩定,不會發生變化,包括漿料溫度、粘度及固含量等,以保證漿料涂布的均勻一致性。

4、漿料粘度隨時間變化曲線


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引用 ybin 8-3-2020 11:57
鋰電池需要的保養成本不低

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