干貨 | 負極配料工藝的參數控制方向

2022-11-22 來源：鋰電前沿

一、攪拌工藝參數的影響：

公轉：將物料進行混合均勻，高固含量下通過擠壓、摩擦作用將顆粒破碎掉。

自轉：利用高速轉動形成湍流和撞擊將大顆粒破碎掉，是影響顆粒分散的主要原因。

攪拌時間：對于石墨，需2h高速分散，延長分散時間對顆粒度影響不大。

溫度：溫度直接影響分子的擴散，溫度如太低，不利于分子擴散和傳質過程，但溫度過高會產生負面影響，如溫度過高會導致PVDF發生性變，粘度會很差，特別對于高堿性的活性材料，在高溫攪拌時更容易產生凝聚問題。

真空度：抽真空的目的是防止高速攪拌過程中空氣溶解于漿料中。

二、分散不好對電芯性能的影響：

1. 電子電導差：在石墨負極體系中，SP為鏈狀結構，包覆在石墨表面，填充石墨間間隙，起傳導電子作用，同時能提高極片保液量，導電劑與石墨分散不好，電子電導差。

2. 石墨間導電作用差：循環過程中石墨碎化，間距逐漸增大，導電劑起到連通石墨間導電作用。

3. 漿料團聚：CMC分子為高分子鏈狀結構，羧甲基及羥基等具有親水性，當CMC溶解于水中時，親水基團首先與水分子間形成作用力發生溶脹，分子鏈之間團聚，因此需較高的剪切作用克服CMC與水分子之間的作用力，將CMC分散開。

4. 影響電芯動力學：SBR具有導電子與導離子作用，未分散好影響電芯動力學，循環過程中體積反復膨脹，石墨間間距增大，SBR對石墨起束縛作用。

三、漿料生產常用的評估方法：

流變性：粘度測試

穩定性：振蕩測試、蠕變測試、松弛測試

四、攪拌工藝過程控制

（1）干混：使粉體充分混合，固體之間的混合比在液體下固體間的混合容易多了。同時防止CMC團聚，縮短CMC溶解時間。

（2）捏合：高固含量下漿料比較硬，攪拌槳運動時可以對漿料進行摩擦剪切，同時由于攪拌槳呈麻花結構，運動時會對漿料產生向下的擠壓作用。一方面可以使大顆粒破碎掉，另外使CMC包覆在石墨表面，由于CMC帶正電，包覆在石墨表面后形成雙電層結構，石墨間由于靜電排斥，可以防止石墨顆粒間團聚。生產采用60~63%固含量攪拌，出于對設備損耗的考慮，由于生產采用200L和650L的攪拌罐，高固含量下，電機功率無法承受，因此采用低粘度攪拌。低粘度下不利于CMC的包覆，因此攪拌時間須延長。

（3）第二步加CMC：CMC分子鏈基團與水分子存在氫鍵作用，懸浮在溶液中形成龐大的空間位阻，防止漿料沉降。

（4）攪拌分散時間：使CMC充分溶解。生產采用2h攪拌是利用漿料剪切變稀的原理降低漿料粘度，使漿料可以做到較高固含量。