鈷酸鋰電池原材料混合配比方法

(一）鈷酸鋰電池正極配料原理

1、原料的理化性能。

（1）鉆酸鋰：非極性物質(zhì)，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8um，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5-7um，含水量≤0.2%，通常為弱堿性，H值為8左右。

（2）導(dǎo)電劑：非極性物質(zhì)，葡萄鏈狀物，含水量3-6%，吸油值~300，粒徑一般為2-5u m；主要有普通碳黑、超導(dǎo)碳黑、石墨乳等，在大批量應(yīng)用時(shí)一般選擇超導(dǎo)碳黑和石墨乳復(fù)配；通常為中性。

（3）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。

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

2、原料的預(yù)處理

（1）鉆酸鋰：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200oC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。

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

4、干粉的分散、浸濕：

（1）原理：固體粉末放置在空氣中，隨著時(shí)間的推移，將會吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開始爭奪固體表面；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)潤濕角≤90度，固體浸濕。當(dāng)潤濕角>90度，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容易。

（2）分散方法對分散的影響：

A、靜置法（時(shí)間長，效果差，但不損傷材料的原有結(jié)構(gòu)）；B、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)）。

1、攪拌槳對分散速度的影響。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、槳型攪拌槳用來對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。

2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高，分散速度越快，但對材料自身結(jié)構(gòu)和對設(shè)備的損傷就越大。

3、濃度對分散速度的影響。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。

4、濃度對粘結(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。

5、真空度對分散速度的影響。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大降低。

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

5、稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。

（二）、鈷酸鋰電池負(fù)極配料原理（大致與正極配料原理相同）

1、原料的理化性能。

（1）石墨：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20um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。

（2）水性粘合劑（SBR）：小分子線性鏈狀乳液，極易溶于水和極性溶劑。

（3）防沉淀劑（CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。

（4）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）。

（5）去離子水（或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動性。

2、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℃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。

3、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）分散過程為減少極性物與非極性物距離，提高勢能或表面能，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)提高流動性，降低分散難度。

（5）攪拌過程如加入真空脫氣過程，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，在三、（一）、4中有詳細(xì)論述，在此不予詳細(xì)解釋。

4、稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度，便于涂布。