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鋰離子電池工藝流程詳解

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月04日  

鋰離子電池工藝流程詳解一、正極混料


l原料的摻和:


(1)粘合劑的溶解(按標準濃度)及熱處理。


(2)鈷酸鋰和導電劑球磨:使粉料初步混合,鈷酸鋰和導電劑粘合在一起,提高團聚用途和的導電性。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中,球磨時間一般為2小時左右;為防止混入雜質,通常使用瑪瑙球作為球磨介子。


l干粉的分散、浸濕:


(1)原理:固體粉末放置在空氣中,隨著時間的推移,將會吸附部分空氣在固體的表面上,液體粘合劑加入后,液體與氣體開始爭奪固體表面;假如固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強,液體不能浸濕固體;假如固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強,液體可以浸濕固體,將氣體擠出。


當潤濕角≤90度,固體浸濕。


當潤濕角>90度,固體不浸濕。


正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕,所以正極粉料分散相對容易。


(2)分散方法對分散的影響:


A、靜置法(時間長,效果差,但不損傷材料的原有結構);


B、攪拌法;自轉或自轉加公轉(時間短,效果佳,但有可能損傷個別


材料的自身結構)。

1、攪拌槳對分散速度的影響。攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來對付分散難度大的材料或配料的初始階段;球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態,效果佳。


2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高,分散速度越快,但對材料自身結構和對設備的損傷就越大。


3、濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小,分散速度越快,但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。


4、濃度對粘結強度的影響。濃度越大,柔制強度越大,粘接強度


越大;濃度越低,粘接強度越小。


5、真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出,降低液體吸附難度;材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。


6、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下,漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結皮,太冷漿料的流動性將大打折扣。


l稀釋。將漿料調整為合適的濃度,便于涂布。


1.1原料的預處理


(1)鈷酸鋰:脫水。一般用120oC常壓烘烤2小時左右。


(2)導電劑:脫水。一般用200oC常壓烘烤2小時左右。


(3)粘合劑:脫水。一般用120-140oC常壓烘烤2小時左右,烘烤溫度視分子量的大小決定。


(4)NMP:脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設施,直接使用。2.1.2物料球磨


a)將LiCoO2Super-P倒入料桶,同時加入磨球(干料:磨球=1:1),在滾瓶及上進行球磨,轉速控制在60rmp以上;


b)4小時結束,過篩分離出球磨;


1.3操作步驟


a)將NMP倒入動力混合機(100L)至80℃,稱取PVDF加入其中,開機;


參數設置:轉速25±2轉/分,攪拌115-125分鐘;


b)接通冷卻系統,將已經磨號的正極干料平均分四次加入,每次間隔28-32分鐘,第三次加料視材料要添加NMP,第四次加料后加入NMP;


動力混合機參數設置:轉速為20±2轉/分


c)第四次加料30±2分鐘后進行高速攪拌,時間為480±10分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為30±2轉/分,自轉為25±2轉/分;


a)真空混合:將動力混合機接上真空,保持真空度為-0.09Mpa,攪拌30±2分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為10±2分鐘,自轉為8±2轉/分


b)取250-300毫升漿料,使用黏度計測量黏度;


測試條件:轉子號5,轉速12或30rpm,溫度范圍25℃;


c)將正極料從動力混合機中取出進行膠體磨、過篩,同時在不銹鋼盆上貼上標識,與拉漿設備操作員交接后可流入拉漿作業工序。


1.4注意事項


a)完成,清理機器設備及工作環境;


b)操作機器時,需注意安全,防止砸傷頭部。


2負極混料


2.1原料的預處理:


(1)石墨:A、混合,使原料均勻化,提高一致性。B、300~400℃常壓烘烤,除去表面油性物質,提高與水性粘合劑的相容能力,修圓石墨表面棱角(有些材料為保持表面特性,不允許烘烤,否則效能降低)。


(2)水性粘合劑:適當稀釋,提高分散能力。


★摻和、浸濕和分散:


(1)石墨與粘合劑溶液極性不同,不易分散。


(2)可先用醇水溶液將石墨初步潤濕,再與粘合劑溶液混合。


(3)應適當降低攪拌濃度,提高分散性。


(4)分散過程為減少極性物與非極性物距離,提高勢能或表面能,所以為吸熱反應,攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應該適當升高攪拌溫度,使吸熱變得容易,同時提高流動性,降低分散難度。


(5)攪拌過程如加入真空脫氣過程,排除氣體,促進固-液吸附,效果更佳。


(6)分散原理、分散方法同正極配料中的相關內容


★稀釋:將漿料調整為合適的濃度,便于涂布。


2.2物料球磨


a)將負極和Super-P倒入料桶同時加入球磨(干料:磨球=1:1.2)在滾瓶及上進行球磨,轉速控制在60rmp以上;


b)4小時結束,過篩分離出球磨;


2.3操作步驟


a)純凈水加熱至至80℃倒入動力混合機(2L)


b)加CMC,攪拌60±2分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為25±2分鐘,自轉為15±2轉/分;


c)加入SBR和去離子水,攪拌60±2分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為30±2分鐘,自轉為20±2轉/分;


d)負極干料分四次平均順序加入,加料的同時加入純凈水,每次間隔28-32分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為20±2轉/分,自轉為15±2轉/分;


e)第四次加料30±2分鐘后進行高速攪拌,時間為480±10分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為30±2轉/分,自轉為25±2轉/分;


f)真空混合:將動力混合機接上真空,保持真空度為-0.09到0.10Mpa,攪拌30±2分鐘;


動力混合機參數設置:公轉為10±2分鐘,自轉為8±2轉/分


g)取500毫升漿料,使用黏度計測量黏度;


測試條件:轉子號5,轉速30rpm,溫度范圍25℃;


h)將負極料從動力混合機中取出進行磨料、過篩,同時在不銹鋼盆上貼上標識,與拉漿設備操作員交接后可流入拉漿作業工序。


2.4注意事項


a)完成,清理機器設備及工作環境;


b)操作機器時,需注意安全,防止砸傷頭部。


配料注意事項:


1、防止混入其它雜質;


2、防止漿料飛濺;


3、漿料的濃度(固含量)應從高往低逐漸調整,以免新增麻煩;


4、在攪拌的間歇過程中要注意刮邊和刮底,確保分散均勻;


5、漿料不宜長時間擱置,以免沉淀或均勻性降低;


6、需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入,以免組分材料性質變化;


7、攪拌時間的長短以設備性能、材料加入量為主;攪拌槳的使用以漿料分散難度進行更換,無法更換的可將轉速由慢到快進行調整,以免損傷設備;


8、出料前對漿料進行過篩,除去大顆粒以防涂布時造成斷帶;


9、對配料人員要加強培訓,確保其掌握專業知識,以免釀成大禍;


10、配料的關鍵在于分散均勻,掌握該中心,其它方式可自行調整。


3.電池的制作


3.1極片尺寸


3.2拉漿工藝


a)集流體尺寸


正極(鋁箔),間歇涂布


負極(銅箔),間歇涂布


b)拉漿重量要求


電極第一面雙面重量(g)面密度(mg/cm2)重量(g)面密度(mg/cm2)



3.3裁片


a)正極拉漿后進行以下工序:


裁大片裁小片稱片(配片)烘烤軋片極耳焊接


b)負極拉漿后進行以下工序:


裁大片裁小片稱片(配片)烘烤軋片極耳焊接


當從LiCoO2拿走XLi后,其結構可能發生變化,但是否發生變化取決于X的大小。通過研究發現當X》0.5時Li1-XCoO2的結構表現為極其不穩定,會發生晶型癱塌,其外部表現為電芯的壓倒終結。所以電芯在使用過程中應通過限制充電電壓來控制Li1-XCoO2中的X值,一般充電電壓不大于4.2V那么X小于0.5,這時Li1-XCoO2的晶型仍是穩定的。負極C6其本身有自己的特點,當第一次化成后,正極LiCoO2中的Li被充到負極C6中,當放電時Li回到正極LiCoO2中,但化成之后必須有一部分Li留在負極C6中,心以保證下次充放電Li的正常嵌入,否則電芯的壓倒很短,為了保證有一部分Li留在負極C6中,一般通過限制放電下限電壓來實現:安全充電上限電壓≤4.2V,放電下限電壓≥2.5V。


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