钜大LARGE | 点击量：1052次 | 2019年03月01日
锂电浆料稳定性优化
锂电浆料需要具有较好的稳定性，这是电池生产过程中保证电池一致性的一个重要指标。随着合浆结束，搅拌停止，浆料会出现沉降、絮凝聚并等现象，产生大颗粒，这会对后续的涂布等工序造成较大的影响。因而检测和控制好浆料的稳定性十分重要。
对于合浆工序而言，合浆的搅拌工艺、粘结剂、固含量和浆料粘度对浆料的稳定性有重大的意义。本文主要针对负极浆料进行研究，通过优化搅拌工艺、稳定剂、固含量和浆料粘度，从而提高浆料的稳定性。
搅拌工艺对浆料稳定性的影响
分散过程，主要有三个阶段，分别为润湿阶段、粒子集群的破裂阶段和稳定化阶段，其中润湿阶段主要由分子之间作用力和分子间的表面张力决定，粒子集群的破裂阶段主要由搅拌方式决定，稳定化阶段主要由具有稳定作用的CMC决定。机械推力、粒子间的碰撞和剪切力决定粒子集群的破裂程度，搅拌方式决定了粒子集群破裂程度，只有充分有效的剪切力才能获得较高程度的粒子集群破裂，而使用高粘度搅拌工艺就可以使分散体介质中的在较高的黏度搅拌，从而获得高剪切力。
通过浆料稳定性测试，由图1比较相同搅拌时间内，负极配方两种不同的搅拌方式可以得出，测试12h，常规搅拌的TSJ(不稳定性指数)1.05要高于高粘度搅拌工艺rsj值0.75，所以高粘度搅拌工艺所获得的浆料稳定性要优于常规搅拌工艺。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
由图2两种搅拌方式下浆料涂布后的SEM图对比可见，??用高粘度搅拌工艺浆料中导电剂能较好地分散在主料的表面，均匀地包覆住主料石墨粉，而常规工艺，导电剂部分团聚造成了其不能完全包裹住主料，影响极片的导电性，造成电池的倍率性能降低。
固含量与粘度对浆料稳定性的影响
固含量和浆料粘度是合浆过程中的一个重要指标，对后段涂布工序有较大影响。同种工艺与配方，浆料固含量越高，粘度越大，反之亦然。
影响浆料粘度的因素:搅拌浆料的转速、时间控制、配料顺序、环境温湿度等。正极浆料在暴露在空气中易吸收空气中的水分，粘结剂出现凝聚，使得浆料粘度有所增大，另外，颗粒沉降及团聚也可能使粘度增加。
粘度不同对电极的影响主要是面密度的均一性。在一致性极差的情况下,在充电过程中负极会局部析锂，循环越来越差。
浆料粘度本身不会影响电芯的性能，但对浆料稳定性有较大影响，且粘度会导致涂布种种问题，浆料粘度的调整，是需要根据材料的性能特性及涂布机的性能来设定调整。
图3比较了负极配方所制得的几种不同粘度下浆料的稳定性，经比较从图3可见，对于配方所制得的几种浆料，随着粘度的增加，浆料稳定性随之增加，即在一定的粘度范围内，固含量越大，浆料稳定性越好，但浆料粘度过大，在后续涂布时容易产生划痕，一方面造成极片外观较差，另一方面在充电过程中易造成负极析锂，所以选择浆料粘度在4000mPa-s左右，固含量为46%左右，比较合适。
CMC取代度(DS)对浆料稳定性的影响
作为负极配方中重要组成成分，CMC是一种重要的纤维素醚，是天然纤维经过化学改性后所获得的一种水溶性好的聚阴离子纤维素化合物，在浆料中起着稳定剂、增稠剂、分散剂和粘结剂的作用。衡量CMC的主要指标是取代度和纯度。取代度是影响CMC水溶性的主要因素，而水溶性对粘度的影响也很大。结合表1和图4比较三种CMC性质可以得知，DS不同，则CMC的性质也不同；取代度越大，溶解性就越强，粘度也随之增强，比较由三种CMC所制备的浆料稳定性可知，DS值越大，浆料TSJ指数越小，即浆料稳定性越好。
对于合浆工序，搅拌方式决定了粒子集群破裂程度，充分有效的剪切力可以获得较高程度的粒子集群破裂程度，提高浆料的稳定性;同种浆料，固含量与粘度成反比，在一定范围内，粘度越高，浆料稳定性越高;取代度越大，CMC溶解性就越强，所合浆料的稳定性越好。
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