鋰離子電池基本制作及注意事項(xiàng)課件

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(zhǎng)、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(rùn)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(rùn)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(zhǎng)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