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LA系列水性粘合剂—应用工艺及注意事项

来源:互联网2019年10月24日

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  LA系列水性粘合剂—应用工艺及注意事项
  
  一、应用工艺
  
  1. 粘和剂的稀释
  
  操作:
  
  先将全部或部分蒸馏水或去离子水加入搅拌桶中,再加入LA 粘合剂,低速搅拌约 3-5分钟,稀释粘合剂。
  
  关键控制点:
  
  对于浆料的固含量和粘度还无法确定时,建议前期适当减少水的用量(即将固含量和粘度设置到相对较高位置),以便后期有调整地余地。
  
  粘合剂的稀释应该尽可能的慢速搅拌,时间以不超过5 分钟为宜,以免导致
  
  气泡增加。
  
  2. 加入导电剂
  
  操作:
  
  将导电剂分 2-3 次缓缓加入搅拌桶,低速搅拌,充分润湿后改为高速搅拌10-20 分钟(可观察到浆料由稠变稀的变化),分散导电剂。
  
  待导电剂全部加入搅拌桶后,高速搅拌1-3 小时,充分分散导电剂。
  
  关键控制点:
  
  导电剂分散的时间因导电剂的用量和设备状况的差异而有所不同。
  
  由于导电剂属于低极性、亲油性材料,须在高速搅拌下,才能在水相中充分分散。
  
  3. 加入活性物
  
  操作:
  
  分2-3 次将电极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂和炭负极材料)缓缓加入搅拌桶,低速搅拌,充分润湿后改为高速搅拌10-30 分钟(可观察到浆料由稠变稀的变化)。
  
  电极材料全部加入搅拌桶后,高速搅拌4-6 小时(具体时间因加入电极材料的用量和设备状况不同而有所差异)。
  
  中速或低速或中低速相结合搅拌,同时抽真空2-4 小时,排除浆料中的气泡。
  
  采用刮涂法检测浆料的分散情况。
  
  关键控制点:
  
  分散时间与电极材料的种类、用量和设备状况有关。一般地:
  
  炭负极材料:高速搅拌时间约为4 小时左右;
  
  钴酸锂、锰酸锂材料:高速搅拌时间约为5-6 小时左右;
  
  磷酸亚铁锂材料,首次高速搅拌时间约为1-2 小时左右,然后将浆料通过胶体磨后,转入洁净的搅拌桶,继续高速搅拌3-6 小时左右。
  
  浆料粘度较高时可能会出现“假凝胶”现象,可通过加水降低粘度消除。
  
  由于LA 系列水性粘合剂具有一定的表面活性,所以在制浆过程中会有气泡产生,所产生的气泡可以通过真空脱泡和过滤而得以出去,不影响涂布效果。
  
  浆料分散程度检测时,应按照下列操作,以免在浆料中重新带入气泡:
  
  停止搅拌——将搅拌桶压力回复至常压——取样检测。
  
  4. 粘度检测并调整
  
  操作:
  
  采用旋转粘度仪检测浆料粘度;
  
  用蒸馏水或去离子水调整粘度至符合技术要求。
  
  关键控制点:
  
  取样时应按照下列操作,以免在浆料中重新带入气泡:停止搅拌——将搅拌桶压力回复至常压——取样检测。
  
  调整粘度时,应按照下列操作,以免在浆料中重新带入气泡:缓缓加入所需蒸馏水或去离子水、抽真空、开动搅拌混合均匀。
  
  建议浆料浓度控制在45-65%左右,粘度控制在4000-6000mpa.s(环境温度在20℃左右)。
  
  5. 涂布关键控制点
  
  由于水的挥发温度较NMP 的挥发温度低,所以使用LA 水性粘合剂时如果采用PVDF 的工艺(烘箱温度在100-120℃),可能会造成极片龟裂和卷边等问题。
  
  水性粘合剂浆料涂布时,根据涂布机的情况尽可能的采用分段控温方式控制温度,最高温区应设在中段,控制在80℃左右,在保证走带速度和极片干燥的前提下,根据具体情况设置其余温度段。
  
  极片干燥程度界定
  
  用手指轻压涂层,如果涂层留有手印,说明涂层干燥不够;如果涂层出现裂纹,则说明涂层干燥过度。
  
  极片卷边和涂层龟裂
  
  当烘箱温度过高时,可能出现极片卷边、涂层龟裂等现象,适当降低烘箱温度或提高走带速度可以有效消除上述现象。
  
  极片干燥不完全
  
  当烘箱温度过低或走带速度过快时,涂层可能不能完全干燥。适当提高烘箱温度或降低走带速度可以有效干燥极片。
  
  正极极片干燥不完全或存放在湿度较低的环境中,可能造成集流体腐蚀,导致所制作的电池的内阻增高。
  
  6. 电池制作关键控制点
  
  极片涂布收卷后,只需在相对湿度为40-70%环境下冷却至室温,即可进入碾压、裁片和卷绕(叠片)等工序。
  
  极片涂布收卷后,立即进行压片或真空干燥,会造成脆片。
  
  极片可在自然环境中短期存放(七天左右), 如需较长时间存放,请存放于干燥(相对湿度小于30%)环境中。
  
  7. 电芯除水关键控制点
  
  电芯在80-85℃真空除水24—48 小时,即可注液。
  
  除水时可采用干燥气体置换和间歇式抽真空的方式除去水分。操作时,应避免使用:当真空度达到所需要求后,停止抽真空,只是维持压力的除水方式。
  
  对于钢壳电池,可适当延长除水时间。
  
  8. 注液关键控制点
  
  电芯注液后应放置12 小时以上,以保证电解液的充分浸润。期间可通过抽真空以排除极片中残存的微量气体。
  
  对于相同容量的电池,LA135 所需要的电解液的量较其它粘合剂大。
  
  二、注意事项
  
  1. 导电剂的分散
  
  由于导电剂均属于低极性亲油性材料,其在水中的分散难于有机溶剂。使用水性粘合剂时要求在高速搅拌下分散导电剂。
  
  2. 环境湿度
  
  由于LA 系列粘合剂的增塑剂是水,在无水或环境湿度较低时,粘合剂会表现一定的脆性,所以要求使用LA 系列水性粘合剂操作(压片、卷绕)应在相对湿度50-70%下进行。
  
  3. 电芯除水时间
  
  一般地,相对于采用油性粘合剂制作的电芯而言, 采用水性粘合剂制作的电芯的除水时间相对较长。在除水过程中,应采用间歇式抽真空和气体置换的方式,确保水分达到注液要求。
  
  例:
  
  除水条件:85℃,24 小时。
  
  操作:
  
  抽真空:前12 小时,每2 小时抽一次,后12 小时,每4 小时一次。。
  
  气体置换:前12 小时,每2 小时置换一次,后12 小时,每4 小时一次。
  
  4. SBR和LA粘和剂加料方式的差异
  
  SBS 和LA 粘合剂虽然同属于水性粘合剂,但由于机械稳定性的差异,使得加料方式迥异。
  
  由于SBR 机械稳定性较差,长时间搅拌可能会导致乳液破乳,制浆时应在后期加入。另一方面,由于SBR 的粘度较低,即使在后期加入,也可以与浆料较好的混合。
  
  而LA 水性粘合剂粘度较大,如果在后期加入,可能存在难以在浆料中均匀分散和产生大量致密气泡等问题。
  
  如果需要将CMC 与LA 粘合剂混合使用,正确的加料方式是:首先配置CMC溶液,再将LA 粘合剂加入CMC 溶液中,慢速、短时搅拌使其分散均匀后再加入活性材料,慢速搅拌润湿、高速搅拌分散、最后慢速搅拌抽真空。
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