锂电池的配方与工艺流程
来源：宝鄂实业
2019-09-06 11:08
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锂电池的配方与工艺流程
1. 正负极配方
1.1 正极配方：LiCoO2+导电剂+粘合剂+集流体（铝箔）
LiCoO2(10μm): 96.0%
导电剂（Carbon ECP） 2.0%
粘合剂（PVDF 761） 2.0%
NMP（增加粘结性）:固体物质的重量比为8:15
a)正极粘度控制6000cps（温度25℃ ）；
b) NMP重量须适当调节，达到粘度要求为宜；
c)特别注意温度、湿度对黏度的影响
正极活性物质：
钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，pH值为10-11左右。
锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，pH值为8左右。
导电剂：链状物，含水量< 1%，粒径一般为 1-5 μm。通常使用导电性优异的超导碳黑，如科琴炭黑Carbon ECP和ECP600JD，其作用：提高正极材料的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性；提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。
PVDF粘合剂：非极性物质，链状物，分子量从300,000到3,000,000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。用于将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。常用的品牌如Kynar761。
NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。
集流体（正极引线）：由铝箔或铝带制成。
1.2 负极配方：石墨+导电剂+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+ 集流体（铜箔）
负极材料（石墨）：94.5%
导电剂（Carbon ECP）：1.0%(科琴超导碳黑)
粘结剂（SBR）：2.25%(SBR = 丁苯橡胶胶乳）
增稠剂（CMC）：2.25%(CMC = 羧甲基纤维素钠）
水：固体物质的重量比为1600:1417.5
a) 负极黏度控制5000-6000cps（温度25转子3）
b) 水重量需要适当调节，达到黏度要求为宜；
c) 特别注意温度湿度对黏度的影响
2、正负混料
石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造石墨两大类。非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新团聚。一般粒径 D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。
导电剂：其作用为：
a) 提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。
b) 提高反应深度及利用率。
c) 防止枝晶的产生。
d) 利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。
添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。
增稠剂/防沉淀剂（CMC）：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。
异丙醇：弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。
乙醇：弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链，提高粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。
水性粘合剂（SBR）：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。
去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动性。
负极引线：由铜箔或镍带制成。
2.1正极混料 ：
2.1.1原料的预处理
1) 钴酸锂：脱水。一般用120 °C常压烘烤2小时左右。
2) 导电剂：脱水。一般用200 °C常压烘烤2小时左右。
3) 粘合剂：脱水。一般用120-140 °C常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。
4) NMP：脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。
2.1.2物料球磨：
1) 4小时结束，过筛分离出球磨；
2) 将LiCoO2 和Carbon ECP倒入料桶，同时加入磨球（干料：磨球=1:1），在滚瓶及上进行球磨，转速控制在60rmp以上
2.1.3 原料的掺和：
1) 粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。
2) 钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2h左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。
2.1.4 干粉的分散、浸湿：
原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。
