配料基礎知識
一、 電極的組成：
1、 正極組成：
a、 鈷酸鋰：正極活性物質，鋰離子源，為電池提高鋰源。
b、 導電劑：提高正極片的導電性，補償正極活性物質的電子導電性。
提高正極片的電解液的吸液量，增加反應介面，減少極化。
c、 pvdf粘合劑：將鈷酸鋰、導電劑和鋁箔或鋁網粘合在一起。
d、 正極引線：由鋁箔或鋁帶製成。
2、 負極組成：
a、 石墨：負極活性物質，構成負極反應的主要物質；主要分為天然石墨和人造
石墨兩大類。
b、 導電劑：提高負極片的導電性，補償負極活性物質的電子導電性。
提高反應深度及利用率。
防止枝晶的產生。
利用導電材料的吸液能力，提高反應介面，減少極化。
（可根據石墨粒度分布選擇加或不加）。
c、 新增劑：降低不可逆反應，提高粘附力，提高漿料黏度，防止漿料沉澱。
d、 水性粘合劑：將石墨、導電劑、新增劑和銅箔或銅網粘合在一起。
e、 負極引線：由銅箔或鎳帶製成。
二、 配料目的：
配料過程實際上是將漿料中的各種組成按標準比例混合在一起，調製成漿料，以利於均勻塗佈，保證極片的一致性。配料大致包括五個過程，即：原料的預處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。
三、 配料原理：
（一） 、正極配料原理
1、 原料的理化效能。
（1） 鈷酸鋰：非極性物質，不規則形狀，粒徑d50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為鹼性，ph值為10-11左右。
錳酸鋰：非極性物質，不規則形狀，粒徑d50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱鹼性，ph值為8左右。
（2） 導電劑：非極性物質，葡萄鏈狀物，含水量3-6%，吸油值~300，粒徑一般為 2-5 μm；主要有普通碳黑、超導碳黑、石墨乳等，在大批量應用時一般選擇超導碳黑和石墨乳復配；通常為中性。
（3） pvdf粘合劑：非極性物質，鏈狀物，分子量從300，000到3，000，000不等；吸水後分子量下降，粘性變差。
（4） nmp：弱極性液體，用來溶解/溶脹pvdf，同時用來稀釋漿料。
2、 原料的預處理
（1） 鈷酸鋰：脫水。一般用120 oc常壓烘烤2小時左右。
（2） 導電劑：脫水。一般用200 oc常壓烘烤2小時左右。
（3） 粘合劑：脫水。一般用120-140 oc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。使用乾燥分子篩脫水或採用特殊取料設施，直接使用。
3、 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，提高團聚作用和的導電性。配成漿料後不會單獨分布於粘合劑中，球磨時間一般為2小時左右；為避免混入雜質，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。
4、 乾粉的分散、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，液體粘合劑加入後，液體與氣體開始爭奪固體表面；如果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；如果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、齒輪形用於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裝置的損傷就越大。
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澱的加重。
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。高真空度有利於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。
5、 稀釋。將漿料調整為合適的濃度，便於塗佈。
（二）、負極配料原理（大致與正極配料原理相同）
1、 原料的理化效能。
（1） 石墨：非極性物質，易被非極性物質汙染，易在非極性物質中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被汙染的石墨，在水中分散後，容易重新團聚。
一般粒徑d50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規則，主要有球形、片狀、纖維狀等。
（2） 水性粘合劑（sbr）：小分子線性鏈狀乳液，極易溶於水和極性溶劑。
（3） 防沉澱劑（cmc）：高分子化合物，易溶於水和極性溶劑。
（4） 異丙醇：弱極性物質，加入後可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑網狀交鏈，提高粘結強度。
乙醇：弱極性物質，加入後可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑線**鏈，提高粘結強度（異丙醇和乙醇的作用從本質上講是一樣的，大批量生產時可考慮成本因素然後選擇新增哪種）。
（5）去離子水（或蒸餾水）：稀釋劑，酌量新增，改變漿料的流動性。
2、 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，修圓石墨表面稜角（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。
3、 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公升高攪拌溫度，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，在三、（一）、4中有詳細論述，在此不予詳細解釋。
4、 稀釋。將漿料調整為合適的濃度，便於塗佈。
四、 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，以免增加麻煩；
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，以免沉澱或均勻性降低；
6、 需烘烤的物料必須密封冷卻之後方可以加入，以免組分材料性質變化；
7、 攪拌時間的長短以裝置效能、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，以免損傷裝置；
8、 出料前對漿料進行過篩，除去大顆粒以防塗佈時造成斷帶；
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、 配料的關鍵在於分散均勻，掌握該中心，其它方式可自行調整。
五、 總論：隨著電池製程的日益透明，鋰離子電池生產廠家越來越將配料列為核心機密，因為從材料的挑選、處理到合理搭配包含了太多技術人員的心血，同樣的材料，有的廠家用起來特別順利，有的廠家就麻煩百出；有的廠家用中檔的材料可以做出高階的電池，而有的廠家卻使用最好的材料做成的電池慘不忍睹；本人在此發表配料的基礎知識，旨在讓大家對配料的了解多一些，少走一些彎路；但因本人水平有限，難免有疏漏之處，希望大家多多批評指正。我也期望大家在工作中認真研究，真誠交流，大膽創新，團結起來，共同促進中國鋰離子電池生產水平的提高。
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