锂离子电池工艺配料.doc

锂离子电池工艺配料配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，以利于平均 涂布，保证极片的一致性配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和 絮凝1.1正极配方（LiCoO2（钴酸锂）+导电剂（乙炔黑）+粘合剂（PVDF） +集流体（铝箔））LiCo02（10um）:93.5%；其它：6.5%如 Super-P:4.0%； PVDF761:2.5；NMP （增加粘结性） :固体物质的重量比约为810 : 1496a） 正极黏度操纵6000cps（温度25转子3）；b） NMP重量须适当调剂，达到黏度要求为宜；c） 专门注意温度湿度对黏度的阻碍• 钻酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源钻酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50 —样为6-8 pm,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—样为5-7 pm,含水量＜0.2%，通常为弱碱 性，PH值为8左右• 导电剂：提高正极片的导电性，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，减少极化非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300,粒径一样为2-5 pm；要紧有一 般碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一样选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。

• PVDF粘合剂：将钻酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起非极性物质，链状物，分子量从300000到3000000不等；吸水后分子量下降，粘性变差• NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料• 正极引线：由铝箔或铝带制成1.2负极配方（石墨+导电剂（乙炔黑）+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+集流体（铜箔））负极材料：94.5%； Super-P:1.0%； SBR:2.25%； CMC:2.25% 水：固体物质的重量比为1600:1417.5a） 负极黏度操纵5000-6000cps（温度25转子3）b） 水重量需要适当调剂，达到黏度要求为宜；c） 专门注意温度湿度对黏度的阻碍2. 正负极混料• 石墨:负极活性物质，构成负极反应的要紧物质；要紧分为天然石墨和人造石墨非极性物质，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，容易重新团圆一样粒径D50为20pm左右颗粒形状多 样且多不规则，要紧有球形、片状、纤维状等• 导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性提高反应深度及利用率 防止枝晶的产生利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。

可依照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兼容性；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兼容性；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增稠剂/防沉淀剂（CMC）：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂 ★负极引线：由铜箔或镍带制成去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流淌性 2.1正极混料• 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，提高团圆作用和 的导电性配成浆料后可不能单独分布于粘合剂中，球磨时刻一样为2 小时左右；为幸免混入 杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。

• 干粉的分散、浸湿：（1） 原理：固体粉末放置在空气中，随着时刻的推移，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；假如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；假如固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体能够浸湿固体，将 气体挤出当润湿角W90度，固体浸湿当润湿角＞90度，固体不浸湿正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，因此正极粉料分散相对容易2） 分散方法对分散的阻碍：A、 静置法（时刻长，成效差，但不损害材料的原有结构）；B、 搅拌法；自转或自转加公转（时刻短，成效佳，但有可能损害个别材料的自身结构）1、 搅拌桨对分散速度的阻碍搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等一样蛇形、 蝶形、桨型搅拌桨用来应付分散难度大的材料或配料的初始时期；球形、齿轮形用于分散难度 较低的状态，成效佳2、 搅拌速度对分散速度的阻碍一样说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和 对设备的损害就越大3、 浓度对分散速度的阻碍通常情形下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的白 费和浆料沉淀的加重4、 浓度对粘结强度的阻碍浓度越大，柔制强度越大，粘接强度 越大；浓度越低，粘接强度越小。

5、 真空度对分散速度的阻碍高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度； 材料在完全失重或重力减小的情形下分散平均的难度将大大降低6、 温度对分散速度的阻碍适宜的温度下，浆料流淌性好、易分散太热浆料容易结皮，太冷 浆料的流淌性将大打折扣• 稀释将浆料调整为合适的浓度，便于涂布原料的预处理（1） 钻酸锂：脱水一样用120°C常压烘烤2小时左右2） 导电剂：脱水一样用200C常压烘烤2小时左右3） 粘合剂：脱水一样用120-140C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纳专门取料设施，直截了当使用 物料球磨a）将LiCo02Super-P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 速操纵在 60rmp 以上；b）4 小时终止，过筛分离出球磨；2.1.3 操作步骤a） 将NMP倒入动力混合机（100L）至80°C，称取PVDF加入其中，开机；参数设置：转速25±2 转/分，搅拌1 15- 125分钟；b） 接通冷却系统，将差不多磨号的正极干料平均分四次加入，每次间隔28-32 分钟，第三次加 料视材料需要添加NMP,第四次加料后加入NMP；动力混合机参数设置：转速为20±2 转/分c） 第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌，时刻为480±10分钟； 动力混合机参数设置：公转为30±2转/分，自转为25±2 转/分；d） 真空混合：将动力混合机接上真空，保持真空度为-0.09Mpa，搅拌30±2分钟； 动力混合机参数设置：公转为10 ± 2分钟，自转为8 ± 2转/分e） 取 250-300 毫升浆料，使用黏度计测量黏度；测试条件：转子号5,转速12或30rpm，温度范畴25C；f） 将正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛，同时在不锈钢盆上贴上标识，与拉浆设 备操作员交接后可流入拉浆作业工序。

2. 1. 4注意事项a） 完成，清理机器设备及工作环境；b） 操作机器时，需注意安全，幸免砸伤头部2.2 负极混料2.2.1 原料的预处理：（ 1 ） 石墨：A、 混合，使原料平均化，提高一致性B、 300~400C常压烘烤，除去表面油性物质，提高与水性粘合剂的相容能力，修圆石墨表面 棱角（有些材料为保持表面特性，不承诺烘烤，否则效能降低）2） 水性粘合剂：适当稀释，提高分散能力★ 掺和、浸湿和分散：（1） 石墨与粘合剂溶液极性不同，不易分散2） 可先用醇水溶液将石墨初步润湿，再与粘合剂溶液混合 3） 应适当降低搅拌浓度，提高分散性4） 分散过程为减少极性物与非极性物距离，提高势能或表面能，因此为吸热反应，搅拌时 总体温度有所下降如条件承诺应该适当升高搅拌温度，使吸热变得容易，同时提高流淌性， 降低分散难度 5） 搅拌过程如加入真空脱气过程，排除气体，促进固-液吸附，成效更佳6） 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容★ 稀释：将浆料调整为合适的浓度，便于涂布2.2.2 物料球磨将负极和Super-P倒入料桶同时加入球磨（干料：磨球=1:1.2）在滚瓶及上进行球磨，转速 操纵在60rmp以上；4小时终止，过筛分离出球磨；2.2.3 操作步骤a） 纯洁水加热至至80C倒入动力混合机（2L）b） 加CMC，搅拌60±2分钟；动力混合机参数设置：公转为25±2分钟，自转为15±2转/分；c） 加入SBR和去离子水，搅拌60±2分钟；动力混合机参数设置：公转为30±2分钟，自转为 20±2 转/分；d） 负极干料分四次平均顺序加入，加料的同时加入纯洁水，每次间隔 28-32 分钟；动力混合机 参数设置：公转为20±2 转/分，自转为15±2 转/分；e） 第四次加料30±2 分钟后进行高速搅拌，时刻为480±10分钟；动力混合机参数设置：公转 为 30±2 转/分，自转为 25±2 转/分；f） 真空混合：将动力混合机接上真空，保持真空度为-0.09到0.lOMpa,搅拌30±2分钟；动 力混合机参数设置：公转为10±2分钟，自转为8±2转/分g） 取500毫升浆料，使用黏度计测量黏度；测试条件：转子号5,转速30rpm，温度范畴25°C；h） 将负极料从动力混合机中取出进行磨料、过筛，同时在不锈钢盆上贴上标识，与拉浆设备 操作员交接后可流入拉浆作业工序。

2.2.4 注意事项a） 完成，清理机器设备及工作环境；b） 操作机器时，需注意安全，幸免砸伤头部★ 配料注意事项：1、 防止混入其它杂质；2、 防止浆料飞溅；3、 浆料的浓度（固含量）应从高往低逐步调整，以免增加苦恼；4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底，确保分散平均；5、 浆料不宜长时刻搁置，以免沉淀或平均性降低；6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方能够加入，以免组分材料性质变化；7、 搅拌时刻的长短以设备性能、材料加入量为主；搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换， 无法更换的可将转速由慢到快进行调整，以免损害设备；8、 出料前对浆料进行过筛，除去大颗粒以防涂布时造成断带；9、 对配料人员要加强培训，确保其把握专业知识，以免酿成大祸；10、 配料的关键在于分散平均，把握该中心，其它方式可自行调整3. 电池的制作3.1 极片尺寸3.2 拉浆工艺a） 集流体尺寸 正极（铝箔），间歇涂布;负极（铜箔），间歇涂布b） 拉浆重量要求3.3 裁片（正负极拉浆后进行以下工序）：裁大片 裁小片 称片（配片） 烘烤 轧片 极耳焊接3.4 轧片要求电极压片后厚度（mm）压片后长度（mm）正极362-365负极400-4033.5 配片方案序号正极重量（克）负极重量（克）备注l正极能够和重1-2个档次的负极进行配片23453. 6极片烘烤电极温度 时刻(小时)真空度正极 120±56-10W -0.09Mpa负极 110±56-10W -0.09Mpa备。