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锂电池浆料对锂电池稳定性的影响

文章来源:本站 人气:380 次 发表时间:2023-02-24

 

锂离子电池是主流的动力电池选择,因为它是一种具有高能量密度、良好循环性能、无记忆效应等优点的高压电池。

在其制造过程中,电池浆料的生产是电池的生产和制造过程的基础,并且是确定电极能够满足电池的设计要求的重要过程之一。

由于大容量电池由多个锂离子电池串联或并联组成,因此由于单个电池的性能不一致,电池寿命过早结束。在电池组组装之前,尽可能确保电池组的单个电池的一致性,以减少电池在回收过程中的差异。

 

电池浆料的作用

因此,为了保证单体电池的一致性,提高整批电池的性能稳定性,需要保证电池浆料的均匀性。然而,由于电极浆料的物理特性,难以直接观察电池浆料的性能。因此,通常测量以下财产,以间接研究并确保电池浆液的均匀性和稳定性。

 

锂电池浆料的特性

锂离子电池的正极浆料是通过在搅拌下混合正极材料、电池粘合剂和导电剂并将它们均匀分散在溶剂中而形成的。电池浆料的制备包括液体和液体、液体和固体材料以及固体和固体颗粒之间的混合、溶解、摩擦和分散等一系列工艺过程,在此过程中,温度、粘度、粒度、粘度等参数发生变化。

 

电池浆料粘度

电池浆料的粘度是反映浆料中摩擦或粘度(滞后)的特征量,这是流体阻挡其相对流动的特征,也是确定浆料是否适合涂覆的关键参数之一。

 

电池浆料的粘度是决定浆料是否适合涂覆的关键参数之一

 

影响电池浆料粘度的因素很多,如电池浆料的组成、环境条件、溶剂比、温度、搅拌时间等。

当电池浆料的粘度过高时,浆料的稳定性虽好,但流动性差,铜箔和铝箔的流平性能和润湿效果不好,不利于涂覆过程,电极外观容易出现异常。

当电池浆料的粘度过低时,虽然浆料的流动性良好,但浆料的储存性能较差,容易沉淀,分散性也相对一般。同时,电池浆料的低粘度也会造成诸如涂层形成的湿薄片和干燥困难、涂层开裂、浆料颗粒团聚、表面密度的一致性差等问题。

然而,电池浆料的粘度没有统一的标准,需要根据材料的特性和涂布机的性能进行调整。

目前,电池浆料的粘度一般控制在4000~8000mPa·s。未来,随着加工工艺的改进,电池浆料粘度应该会更高。目前,在测量粘度时,还需要确保浆料温度的一致性,以比较浆料粘度的稳定性。

 

温度变化会导致粘度变化,导致涂层厚度不均匀。

 

电池浆料温度

为了使电池浆料混合均匀,需要经过混合、捏合和高速分散等过程。在长时间的高速旋转搅拌下,物料颗粒之间的摩擦会产生很大的热量,从而引起浆料内部浆料的温度变化。

温度对下一道工序涂层的影响是表面密度的不稳定性。如果进入涂覆头的浆料的温度与涂覆头唇部本身的温度不同,则涂覆头唇部成为热交换器。结果,当涂料浆料从分配室的入口流到末端时,浆料的温度发生变化。

温度变化会导致粘度变化,导致涂层厚度不均匀。因此,有必要测试电池浆料的温度,并在电池浆料运输过程中安装温度控制系统,以保持电池浆料温度、涂覆头温度和环境温度的一致性,以确保浆料涂层表面密度的一致性。

 

电池浆料的粒度分布

活性物质的粒度和粒度分布是电池浆料工艺中的重要因素。活性物质颗粒越小,连续相的粘度越大,由重力引起的浆料分层越弱,悬浮系统的稳定性越好。

然而,当颗粒尺寸减小到较小尺寸时,颗粒之间的结合力成为主要作用,颗粒之间会发生团聚,这不利于系统的稳定性。

因此,在浆料的分散中,粒度越细越好。相反,它应该分布在狭窄的尺寸范围内,以实现吸力和排斥力之间的相互平衡,从而确保浆料系统的稳定性。

 

浆液分散度

 

电池浆料固体含量

电池浆料的固体含量与浆料的稳定性密切相关。对于相同的工艺和配方,浆料的固体含量越高,粘度越大,反之亦然。在一定范围内,粘度越高,电池浆料的稳定性越高。

在实际生产过程中,检查电池浆料的固体含量具有其他意义,这是为了确保投入浆料制浆的各种材料的重量准确。为了确保固体含量在要求的范围内,生产中将使用干燥方法,使用的仪器是湿度测试仪。

 

总结

作为一个多组分非平衡系统,最大的问题是内部颗粒由于静电吸引、范德华力或氢键而团聚,或在重力作用下发生沉淀,这影响了电池浆料的分散均匀性和稳定性。

因此,要制备稳定的电池浆料,需要综合考虑材料财产、配方、混合过程、环境等因素的影响,通过不断实践才能得到最终答案。

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