你知道锂电池匀浆工序中捏合的作用是什么吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-21 20:40
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锂离子电池浆料分散的主要目的：是将活性物质，导电剂，粘接剂等按照一定的质量比均匀的分散在溶剂中，形成具有一定黏度的稳定浆料，以用于极片的涂敷，锂离子电池制浆的工艺目的就是为制片做准备。极片对理想浆料的需求：（i）活物质颗粒细小均匀分散没有团聚，导电剂颗粒形成薄层弥散成导电网络，并最大量地在集流体上互锁连结活物质颗粒（ii）活物质颗粒最好细小，确保电池有高的电流密度。
双行星搅拌机
目前锂离子电池生产企业使用的主流匀浆设备为双行星搅拌机。锂电行业使用的双行星搅拌机，也叫做PD搅拌机，装有低速搅拌部件 Planet和高速分散部件Disper。低速搅拌部件为2个折曲框式搅拌桨，采用行星齿轮传动，搅拌桨在公转时也自转，使物料上下及四周运动，从而在较短的时间内达到理想的混合效果。高速分散部件一般为齿列式分散盘，与行星架一起公转，同时高速自转，使物料受到强烈的剪切与分散作用，其效果为普通混合机的几倍，分散部件分单分散轴和双分散轴.
双行星搅拌机浆料制备往往利用流体力学所产生的剪切力，由流动剪切速率、团簇截面面积、流体动力学粘度控制。浆料制备一般包含两个过程：团簇的破碎和悬浮团聚体的重组。
团簇破碎是一个复杂的过程，包含三种途径：磨蚀、断裂、打碎。团簇破碎具体依靠颗粒-颗粒相互作用，浆料溶剂-颗粒相互作用，以及最主要的剪切力，而剪切力又取决于溶剂的粘度和运动速度。磨蚀通常在能量较低时发生，小碎片依靠磨蚀作用渐渐从大团聚体剪切下来。当搅拌能量高时，团簇发生断裂分割成几个部分。打碎是断裂的一种特殊变化形式，这种情况下团簇同时分割成大量的小碎片。
团簇的重组和分散速度的平衡主导浆料中团簇的平衡尺寸，存在一个临界尺寸，在这尺寸之下团簇分散速度很小。现有文献报道，合适处理时间和搅拌能量下，通过流体力学剪切搅拌所制备的浆料，团聚体的尺寸不可能小于100纳米，因此只有当一次颗粒尺寸不小于100纳米时，这种搅拌才有可能完全分散粉体直至一次颗粒尺寸。纳米颗粒的完全分散不可能实现。因此，此种方法不太适用于纳米材料的分散。另外，表面活性剂能改变团聚体组合和分散的平衡，可能使浆料团簇尺寸更小。
球磨搅拌
球磨搅拌也常常用于锂离子电池浆料的制备，一般在实验室用的多一些。和基于流体力学的搅拌方式一样，球磨工艺的分散能力由团簇破碎和团聚体重组的速度平衡决定，这种平衡与粉体颗粒的性质有关，也会受到表面活性剂添加而改变。
在球磨工艺中，粉末颗粒经历大量的表面上和体积上变化，这种变化可能导致材料的机械化学转变（如碳纳米管可能破裂，它的长宽比和结构都发生变化）。而且颗粒之间，粉体与分散介质（溶剂和粘结剂）之间，甚至粉体和磨球之间都可能发生反应，磨球碰撞以及局部流体高剪切湍流也会造成粘结剂分子的断裂。
超声波搅拌
目前，基于瞬时的声空化效应，超声波被人们用于微观尺寸的搅拌。这种效应需要在相当高的超声强度下产生，伴随着微观气泡大量形成和生长。当气泡尺寸达到某一临界值，气泡生长速率快速增加，然后瞬间破裂，形成冲击波对团聚体进行分散，同时造成局部的高温高压（局部压力可达上千个大气压）。
超声搅拌发生的另外一个过程是液体的宏观流动。空化气泡浓度以发生器为中心沿轴线逐步降低，气泡向低浓度区域扩散带动液体流动，流动速度高达2m/s。这种流体流动足以提供充分的搅拌效果，无需增加额外的设备。
浆料的性能
锂离子电池浆料的性能主要有分散性和稳定性。分散性由浆料的固量，黏度和粒度分布来评价；稳定性由浆料固量的24小时变化和浆料黏度的24小时变化来评价。其中浆料的固量是指浆料中的固体物质与浆料的质量比。
