锂离子电池浆料配方估算方法.docx

锂离子电池浆料配方估算方法浆料在生产过程中，各组分配方通常是以重量为单位计算的，但电极涂层在干燥后一般是多元结构组成的，各个组分（活性物质、导电剂、孔隙率）之间的体积关系，对电池的性能有重要的作用在电化学模型计算中，常常根据活性物质、导电剂等体积分数来计算电化学性能电极浆料流体特性，加工工艺特性也更多与各组分的体积分数关系大因此，浆料配方设计根据体积更加合理涂料行业有一个重要的参数，颜料的体积浓度（PVC），即在干膜中粉料所占的体积百分比PVC=粉料的体积/(粉料的体积+聚合物粘结剂的体积)电池浆料中，粉料包括活性物质和导电添加剂，因此，电池浆料中PVC=（活性物质的体积+导电剂的体积）/(活性物质和导电剂粉料的体积+聚合物粘结剂的体积) 在浆料配方的计算中，如果想要知道浆料的体积浓度对电池性能的影响，必须首先要知道这个体系的临界粉料体积浓度，即CPVC涂料行业中在测试粉体的吸油量时，当颜料刚刚被亚麻油粘结成糊状，而没有多余的亚麻油时，这时的颜料体积浓度就刚好处在CPVC值，所以颜料的吸油量和CPVC值就可以通过以下方法计算：CPVC=1/[1+(OA•ρ/0.935)]式中：OA---粉料的吸油量，%；ρ---粉料的密度，g/cm3；0.935---亚麻油的密度，g/cm3，如果采用其他有机物测试时，相应变更为该材料的密度。

对于混合粉体，计算CPVC值的方法进一步延伸，方法如下：CPVC=1/{1+Σ[(OA•ρ•V/0.935]}式中：OA---某个粉体的吸油量，%；ρ---某个粉体的密度，g/cm3；V---某个粉体在整个粉体体积中所占有的体积分数，%称取试样m1g置于玻璃板或釉面板上用滴定管滴加精制亚麻油，在滴加的同时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团甚至全部被精制亚麻油所湿润，并形成一整团即为终点记录滴加的精制亚麻油的质量m2g，或者体积Vml以每100g粉体所吸收的精制亚麻油的体积表示吸油值，按吸收亚麻油的质量比表示吸油量：吸油值=V/m1*100吸油量=m2/m1*100%例如：在某个配方中NCA材料96kg，sp导电剂2kg假设NCA密度为4.86g/cm3，sp密度为2.05g/cm3，则：活性物质体积为：96000/4.86=19753cm3导电剂体积为：2000/2.05=976cm3两种粉体总体积为：19753+976=20729cm3活性物质粉体在所有粉料所占的体积分数：19753/20729=95.29%导电剂粉体在所有粉料所占的体积分数：976/20729=4.71%混合粉料的CPVC值计算，假定活性物质吸油量为16%，导电剂吸油值为290ml/100g，转化为吸油量（吸油的质量比）为(290ml)*(0.935g/ml)/100g=271%CPVC=1/{1+Σ[(OA•ρ•V/0.935]}      =1/{1+[（16%×4.86×95.29%）+（271%×2.05×4.71%）]/0.935}      =48.27% 浆料在CPVC值时所需用的乳液量X计算，根据PVC=（活性物质的体积+导电剂的体积）/(活性物质和导电剂粉料的体积+聚合物粘结剂的体积)，有(19753+976)/(19753+976+X)=48.27%即X=[(1-0.4827)×(19753+976)]/0.4827=22215cm3假定聚合物粘结剂密度为1.77g/cm3，则粘结剂重量为22215/1.77=12551g=12.551kg此时，电极涂层由活性物质相，导电剂相和聚合物粘结剂相组成，没有任何孔隙。

假定涂层孔隙率为30%，所需聚合物粘结剂量Y计算此时，将孔隙也看成一个组分相，此时PVC=48.27%+30%=78.27%根据，PVC=（活性物质的体积+导电剂的体积）/(活性物质和导电剂粉料的体积+聚合物粘结剂的体积)，有(19753+976)/(19753+976+Y)=78.27%即Y=[(1-0.7827)×(19753+976)]/0.7827=5755CM3 聚合物粘结剂重量为5755/1.77=3251g=3.25kg最终，浆料配方为NCA：SP：PVDF=96：2：3.25=94.81：1.98：3.21浆料配方计算依据是各材料的密度和吸油量，这两个参数可以测量，但是也受很多因素影响，比如实际吸油量的大小与粉体的粒度分布、颗粒形状、分散与凝聚程度、比表面积及表面性质等有关，因此该方法只能估算nbsp;。