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文檔簡介
電池基本制作及注意事項(xiàng)一、材料理化性能定義及描述
二、電極中的各種材料及其基本用途特性
1、導(dǎo)電劑類
2、電極材料
3、膠類
三、電池表現(xiàn)良好性能需要滿足的幾個(gè)條件
四、攪拌方法及順序
1、攪膠
2、攪油性材料
3、攪水性材料
五、實(shí)驗(yàn)過程中常見問題、解決方案及影響一、材料理化性能定義及描述
比表面積(m2/g):指材料單位質(zhì)量粒子所具有的表面積。(測(cè)試方法:計(jì)算單位重量的材料所吸附的氬氣體積)。
粒徑(μm):材料顆粒大小的描述,指材料粒子的直徑大小。D50則描述材料平均粒徑大小。
振實(shí)密度(g/cm3):材料通過一定機(jī)械振動(dòng)所得單位質(zhì)量所振實(shí)下去的體積。
另外,還有材料本身結(jié)構(gòu)、外觀型態(tài)、放電容量、容量效率、雜質(zhì)含量等也是各項(xiàng)材料性能制約因素。2、電極材料
就一般鋰離子二次電池而言
正極材料:鈷酸鋰,本身克容量135-150mAh/g,壓實(shí)密度3.65-4.00g/cc,LiCoO2為正極的鋰離子電池具有開路電壓高、比能量高(理論比能量1068Wh/kg,理論容量274mAh/g)、循環(huán)壽命長、能快速放電的特點(diǎn),但價(jià)格貴。
負(fù)極材料:人造石墨、中間相碳微球、天然石墨改性類等等。
普通人造石墨:克容量290-310mAh/g,壓實(shí)1.45-1.55g/cc。
中間相碳微球:克容量310-320mAh/g,壓實(shí)1.55-1.65g/cc。
天然石墨改性:克容量320-340mAh/g,壓實(shí)1.55-1.65g/cc。
3、膠類
對(duì)于俗名為PVDF的高分子膠來說,其化學(xué)名為聚偏氟乙烯,其粘度的大小受分子量、官能團(tuán)位置及加工工藝影響。一般來說,對(duì)于相同加工工藝、相同官能團(tuán)位置,則其分子量越大其粘度越高,但隨著粘度的增高,其對(duì)漿料的沉降現(xiàn)象也就更為明顯。而CMC和SBR則為水性體系中所配合使用的膠。
CMC(羧甲基纖維素納):白色或微黃色粉末,本身有粘接性能,但在水性體系中其最基本作用還是分散材料及SBR。
SBR(丁苯橡膠乳):白色帶淺藍(lán)色乳狀液體,高分子化合物,與CMC混合使用,其粘接性能較好。
三、電池表現(xiàn)良好性能需要滿足的幾個(gè)條件
對(duì)于材料來說,要使其表現(xiàn)出良好的性能,無非要達(dá)到以下幾個(gè)條件:
1、材料本身結(jié)構(gòu)的完美性,顆粒大小的均一性,顆粒外觀的平滑性。
2、活性物分子在電極中的均一散布
3、活性物分子與導(dǎo)電劑的良好接觸
4、順暢地傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)
5、與電解液良好的浸潤程度
6、針對(duì)各種材料性能的良好工藝條件。四、攪拌方法及順序
1、攪膠
PVDF:按照所要配置的濃度稱取足量的PVDF干粉,放入干燥烘箱內(nèi),以70-80度恒溫烘烤60-120min,再稱取足量的NMP入配膠容器中,將容器固定,再勻速分散地將PVDF干粉加入容器中,邊攪動(dòng)邊溶解,直到加完P(guān)VDF干粉,將容器盡量密封,攪拌3-4h,待干粉完全溶解,可慢攪以除去膠中的氣泡或是將其溶液倒入固定容器中,密封靜置一段時(shí)間即可。
此膠忌水,其濃度一般為12%。
CMC:方法步驟基本同上,只是該溶液體系為水性,其溶劑為去離子水而非NMP,且該溶液體系濃度一般為2-3.5%。3、攪水性材料
3.1加入導(dǎo)電劑SP,用少量NMP將其潤濕,并攪拌10-20min。
3.2向第一步中加入其它導(dǎo)電劑、活性物及CMC與適量的H2O,用勺子攪拌,后將其置于攪拌器上高速攪拌,直至看到漿料表面較為光滑,再將其固定于攪拌器上攪拌1.2-1.5h(此步要求漿料要高速稠攪,達(dá)到分散之目的)。
3.3向第二步中加入適量的H2O調(diào)節(jié)稀稠。
3.4向上一步漿料中加入足量的SBR,中速攪拌至SBR完全溶解,大概30min左右。(加SBR時(shí)要求低溫慢速)
3.5加入漿料含水量10-15%NMP(含第1步中加的NMP),慢攪除氣泡,30min左右。
3.6取下漿料,過濾。五、實(shí)驗(yàn)過程中常見問題、解決方案及影響
1、烘料目的、時(shí)間及溫度。
電極材料:為除去其中的水份、油脂及塵灰,烘烤條件一般為160度4H。
膠:主要除水份,烘烤條件一般70-80度烘烤60-120min。
草酸:除水份及結(jié)晶水,烘烤條件一般70-80度烘烤30-60min。
2、導(dǎo)電劑的使用原則。
導(dǎo)電劑一般混合使用,采用取長補(bǔ)短法則。
3、導(dǎo)電劑添加量對(duì)電池的影響。
導(dǎo)電劑加少對(duì)容量、循環(huán)、平臺(tái)、高低溫放電性能及大電流放電、安全性能、內(nèi)阻等均有影響。
4、配料時(shí)加料順序之區(qū)別與優(yōu)劣。
導(dǎo)電劑與膠添加順序、草酸添加順序、NMP在水性料中的添加順序等等。5、膠加少及加錯(cuò)對(duì)電池性能的影響。
6、配料時(shí)急速冷卻有何影響。7、在油性負(fù)極配置中為何加草酸以及草酸的加法與及量如何。
加草酸有兩個(gè)目的:除去銅箔表面氧化層及在銅箔表面形成腐蝕溝,增加漿料對(duì)銅箔的附著性。其用量一般為PVDF用量的2%。
8、CMC、SBR在水性料中的作用及注意事項(xiàng)。
CMC與SBR均有粘接性,在漿料中配合使用,其中CMC在此時(shí)主要起分散作用,SBR則主要起粘接作用。
9、配水性負(fù)極為何加NMP以及用量方法如何。
水性負(fù)極中添加NMP主要是增加負(fù)箔表面張力,使?jié){料表看來更為光滑,且為了避免拉漿時(shí)的收邊現(xiàn)象。不過,加料時(shí)應(yīng)注意:SBR與NMP均為高分子有機(jī)物,快速或高溫均能使兩種
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