锂离子电池浆料传统混合分散工艺

混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%，是整个生产工艺中最重要的环节。锂离子电池的电极制造，正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要，浆料分散质量的好坏，直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

目前传统的锂离子电池浆料的制备都是在双行星分散设备中完成的。尽管目前在小型电池生产技术上已日趋成熟，但目前锂离子电池的生产过程中，电池的一致性控制仍然是锂离子电池制作的技术难点，尤其是对于大容量、大功率的动力型锂离子电池。另外，随着锂离子电池材料的不断进步，原材料颗粒粒径越来越小，这不仅提高了锂离子电池性能，也非常容易形成二级团聚体，从而增加了混合分散工艺的难度。

1、正极浆料的制备(以钴酸锂为例)

正极浆料的制备过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合分散在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的均匀一致性。正极制浆主要包括五个步骤，即原料的预处理、掺和、浸湿、分散和稀释。

(1)原料的物理性能

a.钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6~8μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，pH值为10~11。锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5~7微米含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为8左右。

b.导电剂：非极性物质，葡萄链状物，吸油值约为300，粒径一般为2~5μm;主要有普通炭黑、超导炭黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导炭黑和石墨乳复配，通常为中性。

c.PVDF粘合剂：非极性物质，链状物，其分子量为300,000~1,000,000不等，吸水后分子量下降，黏性变差。

d.NMP(N-甲基吡咯烷酮)：弱极性液体，用于溶解/溶胀PVDF，同时作为溶剂稀释浆料。

(2)原料的预处理

a.钴酸锂：脱水，一般用120℃常压烘烤2小时左右。

b.导电剂：脱水，一般用200℃常压烘烤2小时左右。

c.粘合剂：脱水，一般用120~140℃常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。

d.NMP：脱水，使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。

(3)原料的掺和

a.粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。

b.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，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。

(4)粉体的分散和浸湿

固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，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;如果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;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。当润湿角≤90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，所以正极粉料分散相对容易。分散方法对分散的影响：静置法(时间长，效果差，但不损伤材料的原有结构);搅拌法：自转或自转加公转(时间短，效果佳，但有可能损伤个别材料的自身结构)。