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锂电池浆料粘合剂性质及关键影响因素分析

来源:互联网2022年12月19日

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一.锂电池浆料粘合剂基本理论
锂离子电池电极是流体的一种,通常流体可以分为牛顿流体和非牛顿流体。其中,非牛顿流体又可分为膨胀塑性流体、时间依赖性非牛顿流体、假塑性流体和宾厄姆塑性流体等,牛顿流体是指受力时容易变形,剪应力与变形速度成正比的低粘性流体。任何点的剪应力都与剪切变形速度呈线性函数关系的流体,自然界的许多流体是牛顿流体,水、醇等多种纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等为牛顿流体。
锂电池浆料粘合剂由多种比重、粒度不同的原料组成,且为固-液相混合分散,形成的浆料为非牛顿流体,锂电池浆料粘合剂又分为正极浆料和负极浆料两种,浆料体系(油性、水性)不同,其性质需要千差万别。但是,要判断浆料的性质,有以下参数。
1 .锂电池浆料粘合剂粘度
锂电池浆料粘合剂粘度是流体粘性的尺度之一,流体的流动力表示其内部摩擦现象,液体流动时,该分子之间产生内摩擦的性质称为液体的粘性,粘性的大小用粘度表示,表示与液体性质相关的阻力因子。粘度分为动力粘度和条件粘度。
2.锂电池浆料粘合剂性质
锂电池浆料粘合剂是非牛顿流体,是固液混合流体,为了满足后续涂布工艺的要求,浆料需要具有以下三个特性。
流动性好,流动性可以搅动浆液自然流下,观察连续性。连续性好,如果不是断续的,说明流动性好。流动性与浆料的固体成分和粘度有关,
流平性,浆料的流平性影响涂布的平坦性和均匀性。
流动性改变,流变性是浆料在流动中的变形特征,其性质的好坏影响极片质量的优劣。
3 .锂电池浆料粘合剂分散的基础锂离子电池电极制造、正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等构成; 负极浆料由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备均包括液体与液体、液体与固体材料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺,且该工艺伴随着温度、粘度、环境等的变化。锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程,这两个过程总是伴随锂离子电池浆料制备的全过程。浆料的制备一般经过以下阶段。
二、影响锂电池浆料粘合剂性质的参数分析
锂电池浆料粘合剂化浆料需要具有良好的稳定性,这是保证电池生产过程中电池均匀性的重要指标。随着浆料合并结束、搅拌停止,浆料出现沉降、絮凝等现象,产生大颗粒,对后续涂布等工序影响较大。表示浆料稳定性的主要参数为流动性、粘度、固体成分、密度等。
1 .锂电池浆料粘合剂粘度
电极糊需要稳定、粘度合适,对极片涂布工艺有重要影响。粘度过高或过低都不利于极板涂布,粘度高的浆料难以沉淀,分散性稍微变好,但过高的粘度不利于流平效果,不利于涂布; 粘度过低也不好。粘度低时浆料流动性好,但干燥困难,涂布干燥效率降低,还会产生涂布龟裂、浆料粒子凝聚、面密度均匀性差等问题。
2 .锂电池浆料粘合剂粒度
浆料配制后需要测定其粒度,粒度测定的方法通常采用刮板法。粒度是表征浆料质量的重要参数,粒度大小对涂布工艺、辊压工艺及电池性能有重要影响,理论上浆料粒度越小越好。粒径过大时,浆料的稳定性受到影响,会发生沉降、浆料均匀性不良等。挤压式涂布会产生锁、极片干燥后的麻点等,引起极片的质量问题。在随后的辊压机工艺中,由于涂布不良部位受力,容易引起凸耳断裂、局部微裂纹,严重危害电池的循环性能、倍率性能、安全性能。

3 .锂电池浆料粘合剂固体成分

浆料的固体成分与浆料的稳定性密切相关,同类工艺与配方有关,浆料固体成分越高粘度越高,反之亦然。在一定范围内,粘度越高,浆料的稳定性越高。我们在设计电池时,一般是根据电池容量反算卷芯厚度,直到极板的设计,极板的设计只与面密度、活性物质密度、厚度等参数有关。极片的参数是涂布机和辊压机调整的结果,浆料的固体成分不直接影响。
4 .锂电池浆料粘合剂密度

锂电池浆料粘合剂密度是反应浆液均匀性的重要参数,测量不同位置的浆液密度可以验证浆液的分散效果。虽然在此不多做说明,但通过以上总结,我相信大家可以制造出良好的电极浆料。

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