鋰離子電池負(fù)極極板花斑的刨析

1、鋰離子電池負(fù)極極板花斑的刨析-李榮富近期不斷得到多家鋰離子碳負(fù)極材料在涂敷應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)花斑現(xiàn)象(圖 1的反映,包括 有 FSN -1、 MGD -8、 818、 ME -25、 198等天然與人造以及混合石墨。一般嚴(yán)重時(shí)造成 花斑漏集體等廢片率達(dá)到 1%,輕微時(shí)造成次品片 0.5,對產(chǎn)品成本控制形成了一定的影圖 1(不漏基體負(fù)極花斑與嚴(yán)重漏基體負(fù)極花斑 圖 2花 斑 中 心 處 (漏 基 體 花 斑 邊 緣 正 常 處二 、 能譜掃描 分 析由于 花斑 經(jīng) 過掃描電鏡 分 析 , 未 在材料 方 面 發(fā) 現(xiàn) 原因 , 我們 對 同 一 塊樣 品 又進(jìn)行 了 X 射線能譜 分 析 (EDS 分 析

2、 元 素 組 成及 其相 對 含量 , 判 定 是 否 是由于粘 合 劑 沒 有 打開 而 造成花斑,花斑 中心處 (漏基體 位置 能譜掃描 , 掃描 出 來 有 銅 離子 8.92%重 量比外 , 其 他全 部 是 碳, 沒 有 發(fā) 現(xiàn)有 其 他元 素譜 峰 出現(xiàn)。 其 他兩個(gè) 能譜掃描 位置 , 由于 負(fù)極材料 覆蓋 的 比 較 致密 , 掃描譜線 中未發(fā) 現(xiàn) 銅 離子出 現(xiàn), 同樣也未發(fā) 現(xiàn) 其 他元 素 峰 出現(xiàn)。 雖 然 采 用 能譜 進(jìn)行元 素 定 量 分 析 誤差 較 大, 但 我們 應(yīng) 該 在圖 譜 上 觀察 到 其 他元 素雜 峰 。 三個(gè) 圖 譜 均未發(fā) 現(xiàn) 除 銅 以 外

3、 的 其 他元 素 。 因 此 判 定與 粘 合 劑 未 分 散均勻 或 者 粘 合 劑 在 漿 料 中團(tuán)聚無關(guān) 。 具 體 數(shù) 據(jù)見 下 列 :能譜 元 素掃描 數(shù) 據(jù)1、花斑 中心處 (漏基體2、花斑 邊緣3、 正常處 三 、 其 他 分 析通過電鏡 圖片以及 能譜 分 析 ,花斑形成的 原因 應(yīng) 該 與材料微 粉 、 導(dǎo)電劑 團(tuán)聚 以及 粘 合 劑 未打開 關(guān) 系不大。 為 了 查找問題根源 , 我們 在 電池 制造公司的負(fù)極涂敷 車 間連續(xù)觀察 拉 漿機(jī) 上 漿工序 ,在 上 漿 滾 與基 帶 接觸 處 不斷有 汽 泡 出現(xiàn),出現(xiàn)的 氣泡 隨著移動(dòng) 的漿 液一 同 涂敷, 入爐前基帶

4、表面 的 漿 液 的 氣泡 不斷 破裂 (圖 3標(biāo)示 處 ,微 小 的 氣泡沒 有在 烘干 后 的極 板 上 留 下 痕跡 , 但 過 大的 氣泡破 裂后 形成了 圓 形的 痕跡 , 經(jīng) 烘干 后 出現(xiàn)了花斑(圖 4標(biāo)示 處 。圖 3 圖 4 表面 有 眾 多的微 孔 與 間 隙 , 由于 水 表面 的 張力 , 我們 在 攪拌槳 料 過 程中 ,水 受 外 力 影響不斷 濕潤 者 進(jìn) 入 到 這些 微 孔 與 間 隙 中 ,不斷 將這些 部 位 的 氣泡 趕 出, 這就 是我們 采 用 真空攪拌 漿 料 氣泡 大 量 減 少 的 緣故 。然 而 , 由于 總 有一 個(gè) 滯 后 過 程 ,負(fù)極

5、材料 縱深 處 的 氣泡 仍會(huì)繼 續(xù) 排 出, 這就 是我們 的 漿 料 經(jīng) 過 了 幾 小 時(shí)的 攪拌 ,在 拉 漿 涂敷時(shí) 仍 有微 小 的 氣泡 冒 出。 根據(jù) 以 上 分 析 , 如 果 我們 在合 漿 時(shí) 加 入 消 泡 劑 , 改變 水 溶劑表面張力 , 加 快 負(fù)極材料的 充 分 濕潤 , 同 時(shí) 由于消 泡 劑 的 加 入 也 加 快 了 漿 料 中氣泡 的 破裂 ,使 拉 漿 涂敷時(shí), 漿 料 中 的 氣泡 盡可 能 地 少 , 勢必會(huì) 降低 負(fù)極極 板 中 花斑的產(chǎn) 生 。另 外 ,在 觀察 涂敷的 過 程中 , 我們 與 拉 漿 員 工 以及合 漿 員 工 交談 中 了

6、解 到, 面 密度 較低 的極 板 , 同樣 材料 面 密度 高 的極 板 更容易 出現(xiàn)花斑, 同樣 的材料,不 同 的 粘 度 , 低粘 度 的 漿 料 比 高粘 度 的 漿 料 更容易 出現(xiàn)花斑。我們 在 同 工藝 、 同 批 次材料 條件 下 , 針 對負(fù)極在合 漿 時(shí) 添加 了 我們 常 用的 消 泡 劑 無 水 乙醇 , 并 對 添加 的 效果 進(jìn)行 了 跟蹤 , 通過連續(xù) 跟蹤 花斑 問題 有 所 改 善 。四 、 結(jié) 論根據(jù) 以 上 分 析 , 初步 判 定極 板 花斑 是 負(fù)極 漿 料應(yīng)用的 普遍 問題 , 主要是由漿 料在涂敷 過 程中 產(chǎn) 生 的 氣泡破裂 引起 ,與材料 粒徑 分 布 、 導(dǎo)電劑 等 關(guān) 系不大。通過 在 漿 料 中 添加消 泡 劑