锂电池目前传统浆料工艺是什么？
来源：宝鄂实业
2019-08-03 10:34
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(一) 配料:
1.溶液配制:
a) PVDF(或CMC)与溶剂NMP(或去离子水)的混合比例和称量;
b) 溶液的搅拌时间、搅拌频率和次数(及溶液表面温度);
c) 溶液配制完成后,对溶液的检验:粘度(测试)\溶解程度(目测)及搁置时间;
d) 负极:SBR+CMC溶液,搅拌时间和频率。
2.活性物质:
a) 称量和混合时监控混合比例、数量是否正确;
b) 球磨:正负极的球磨时间;球磨桶内玛瑙珠与混料的比例;玛瑙球中大球与小球的比例;
c) 烘烤:烘烤温度、时间的设置;烘烤完成后冷却后测试温度。
d) 活性物质与溶液的混合搅拌:搅拌方式、搅拌时间和频率。
e) 过筛:过100目(或150目)分子筛。
f) 测试、检验:
对浆料、混料进行以下测试:固含量、粘度、混料细度、振实密度、浆料密度。
除了明确制作的传统工艺外,还需要了解锂电池浆料的基本原理。
导致胶体粒子团聚的主要作用,是来自粒子间的范德华力,若要增加胶体粒子稳定性,则由两个途径,一是增加胶体粒子间的静电排斥力,二为使粉体间产生空间位阻,以这两种方式阻绝粉体的团聚。
最简单的胶体系统系由一分散相与一相分散媒介所构成,其中分散相尺度范围于10-9~10-6m间。胶体内的物质存在于系统内需具有一定程度以上的分散能力。根据溶剂与分散相的不同而可产生多种不同的胶体型态,如:雾气即为液滴分散于气体中之气胶、牙膏即固态高分子微粒分散在液体中的溶胶。
胶体的应用在生活中比比皆是,而胶体的物理特性需视分散相与分散介质的不同而有所差异。从微观角度观察胶体,胶体粒子并非处于恒定状态,而是在介质内随机运动,这便是我们所称的布朗运动(Brownian motion)。绝对零度以上,胶体粒子均会因热运动而发生布朗运动,这便是微观胶体的动力学特性。胶体粒子因布朗运动而产生碰撞,是为团聚(aggregate)发生的契机,而胶体粒子在热力学上处于不稳定状态,因而粒子间的交互作用力为分散的关键因素之一。
双电层理论
双电层理论可用以解释胶体中带电离子的分布情形,以及粒子表面所产生的电位问题。19 世纪Helmholtz 提出平行电容器模型以描述双电层结构,简单的假设粒子带负电,且表面如同电容器中的电极,溶液中带正电的反离子因异电荷相吸而吸附在粒子表面。然而这个理论却忽略了带电离子会因热运动产生扩散行为。
因此,在20世纪初Gouy与Chapman 提出扩散双电层模型,在溶液中的反离子会因静电作用吸附于带电粒子表面,同时受热运动影响而在粒子周围扩散。因此,反离子在溶液中的分布浓度将随粒子表面的距离增加而下降。1924 年,史特恩(Stern)将平行电容器与扩散双电层两种模型加以结合,以描述双电层结构。Stern认为反离子会在粒子表面形成紧密的吸附层,亦称Stern layer,随着与粒子表面距离增加,粒子的电位会呈现线性下降,同时Stern layer外亦有扩散层的存在,并且粒子于扩散层中的电位会随距离增加而指数下降。
zeta电位与胶体的分散稳定性有密切的关系,当zeta电位愈大时,胶体粒子表面上的静电荷愈多,当粒子于水溶液中的zeta电位达到±25~30mV 以上时,胶体有足够的静电排斥力克服粒子间的范德华力以维持胶体稳定性。
1940-1948年,由Deryagin、Landau、Verwey、Overbeek 建立胶体粒子相互接近时的能量变化及对胶体稳定性影响的相关理论,简称DLVO理论。其理论主要描述胶体粒子间距与能量变化的关系,此作用能量是胶体双电层重迭的电荷排斥能与范德华力加成下的结果。
表示胶体粒子之间存在吸引力与排斥力,这两种作用力的大小决定胶体溶液的稳定性,粒子间的吸引力为主要作用,则粒子将产生团聚;而排斥力大于吸引力的状态下,则可避免粒子凝聚而保持胶体的稳定性。
由DLVO曲线,当粒子之间的距离愈来愈短,粒子首先会产生吸引力,若粒子彼此再持续靠近时,则将使得粒子之间产生排斥力,而若粒子越过排斥能障,则会快速产生团聚。因此为了使得胶体内的粒子分散稳定性提高,必须提高粒子间排斥力,以避免粒子间产生团聚。
