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鋰電池導(dǎo)電膠液的分散解決方案

來(lái)源:上海人和科學(xué)儀器有限公司   2018年02月01日 16:43  

鋰電池作為一種新興能源儲(chǔ)備介質(zhì),其憑借綠色無(wú)污染以及可以循環(huán)使用等性能正受到人們的高度關(guān)注。鋰離子電池的制備工藝十分嚴(yán)格,一般的生產(chǎn)廠家均采用以下步驟:合漿、涂膜、烘干、輥壓、分切、組裝等。在鋰離子電池制作過(guò)程中,zui初的電池漿料的質(zhì)量將影響后序所制備電池的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

鋰離子電池漿料是由活性物質(zhì)(正負(fù)極材料)、導(dǎo)電膠液(黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑)等,通過(guò)攪拌的方式均勻分散制備而成的。為了追求更優(yōu)異的電化學(xué)性能,電池行業(yè)對(duì)電極漿料的粒徑要求更高,而導(dǎo)電膠液的粒徑尤為關(guān)鍵。導(dǎo)電膠液的首要作用是提高電子電導(dǎo)率。導(dǎo)電膠液在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用以減小電極的接觸電阻,提高鋰電池中電子的遷移速率,降低電池極化。導(dǎo)電膠液的粒徑、形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)是影響導(dǎo)電性能的重要因素。

目前傳統(tǒng)的導(dǎo)電膠液的制備都是在雙行星攪拌機(jī)中完成的。盡管目前在電池生產(chǎn)技術(shù)上已日趨成熟,但得到的產(chǎn)品常會(huì)出現(xiàn)混合分散不均勻、導(dǎo)電粉體顆粒與黏結(jié)劑接觸不均勻、易分層和發(fā)生硬性沉淀等一系列問(wèn)題。

案例:微射流高壓納米均質(zhì)機(jī)分散導(dǎo)電膠液

1.      案例描述:國(guó)內(nèi)的鋰電池公司的導(dǎo)電膠液樣品,在采用行星式攪拌分散后,粒徑D90數(shù)值為6mm,達(dá)不到所需的*粒徑分布要求。所以尋求全新的研磨分散方式。

2.       應(yīng)用解決方案:微射流高壓納米均質(zhì)機(jī)

由于該設(shè)備的高壓噴射原理能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的剪切力,碰撞力,氣穴力,從而將大量能量集中作用于物料,使物料的成分以*的均質(zhì)的狀態(tài)存在,能夠大幅提升效率。

3.  導(dǎo)電膠液(碳納米管+SP+PVDF)均質(zhì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

將導(dǎo)電膠液攪拌0.5小時(shí),隨后放入高壓納米均質(zhì)機(jī)處理5次,見(jiàn)下圖所示。

 

 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

 

粒度

均質(zhì)分散前(紅色)

均質(zhì)分散5次后(藍(lán)色)

D10 (mm)

0.079

0.034

D50 (mm)

1.189

0.063

D90 (mm)

6.097

1.504

用激光粒度儀測(cè)量均質(zhì)前后導(dǎo)電膠液的粒徑分布情況。從上圖看出,經(jīng)過(guò)5個(gè)循環(huán)分散后,導(dǎo)電膠液的粒度有明顯的下降。其中,D90數(shù)值從6.097mm下降到了1.504mm。說(shuō)明內(nèi)部的團(tuán)聚被大幅打開(kāi)。

使用Fungilab V-Pad L型粘度計(jì)進(jìn)行粘度測(cè)試,測(cè)試條件:L3轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)速12r/min。測(cè)試結(jié)果:均質(zhì)前,導(dǎo)電膠液的粘度為1200cp。均質(zhì)機(jī)處理5次后,粘度降至828cp。

將均質(zhì)處理后的導(dǎo)電膠液和鈷酸鋰混合攪拌成漿料。經(jīng)測(cè)試,漿料的粘度有所降低,更能滿足涂布所需的粒度要求,有利于提升主材的固含量。穩(wěn)定性也比之前更好一些,大大降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

 

結(jié)論:

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以證明采用微射流高壓納米均質(zhì)機(jī)能有效解決客戶關(guān)于導(dǎo)電膠液分散的需求。此外,由于實(shí)驗(yàn)室型與生產(chǎn)型設(shè)備都采用相同的分散單元,并能使用相同的參數(shù)。所以無(wú)須擔(dān)心放大生產(chǎn)后,分散品質(zhì)的繼承性問(wèn)題,這對(duì)于產(chǎn)品的擴(kuò)大化生產(chǎn)有重要的意義。

 


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