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锂离子电池生产配料基础知识

锂离子电池生产配料基础知识配料目的

配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

正极配料原理原料的理化性能

(1) 钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。

锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。

(2) 导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为 2-5 μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。

(3) PVDF(聚偏二氟乙烯)粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。

(4) NMP(N-甲基吡洛烷酮):弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

原料的预处理

(1) 钴酸锂:脱水。一般用120 ℃常压烘烤2小时左右。

(2) 导电剂:脱水。一般用200 ℃常压烘烤2小时左右。

(3) 粘合剂:脱水。一般用120-140 ℃常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。

(4) NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。

原料的掺和料原理

(1) 粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。

(2) 钴酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钴酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。

干粉的分散、浸湿

(1) 原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。

当润湿角≤90度,固体浸湿。

当润湿角>90度,固体不浸湿。正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。(2) 分散方法对分散的影响:

A、 静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);

B、 搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别 材料的自身结构)。

1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。

2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。

3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。

4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度越大;浓度越低,粘接强度越小。

5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。

稀释

将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

负极配料原理原料的理化性能

(1) 石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。

(2) 水性粘合剂(SBR:丁苯橡胶):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。

(3) 防沉淀剂(CMC:羧甲基纤维素):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。

(4) 异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。

(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

原料的预处理

(1) 石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。

(2) 水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

掺和、浸湿和分散

(1) 石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

(2) 可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。

(3) 应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

(4) 分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。

(5) 搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,前面有详细论述,在此不予详细解释。

稀释

将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

配料注意事项

1、 防止混入其它杂质;

2、 防止浆料飞溅;

3、 浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免增加麻烦;

4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;

5、 浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化;

7、 搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备;

8、 出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带;

9、 对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸;

10、 配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。

总论

随着电池制程的日益透明,锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密,因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血,同样的材料,有的厂家用起来特别顺利,有的厂家就麻烦百出;有的厂家用中档的材料可以做出高端的电池,而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹;配料的基础知识可以让大家对配料的了解多一些,少走一些弯路;但水平有限,难免有疏漏之处,希望大家多多批评指正。也期望大家在工作中认真研究,真诚交流,大胆创新,团结起来,共同促进中国锂离子电池生产水平的提高。

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锂离子电池生产配料基础知识造价信息

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锂离子电池生产配料基础知识电极的组成

正极组成

a、 钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提供锂源。

b、 导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。

提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。

c、 PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

d、 正极引线:由铝箔或铝带制成。

负极组成

a、 石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造石墨两大类。

b、 导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。

提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。

c、 添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。

d、 水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

e、 负极引线:由铜箔或镍带制成。

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锂离子电池生产配料基础知识常见问题

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锂离子电池生产配料基础知识文献

锂离子电池电解液的基础 锂离子电池电解液的基础

锂离子电池电解液的基础

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页数: 74页

锂离子电池电解液的基础

锂离子电池生产工艺.. 锂离子电池生产工艺..

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大小:8.3MB

页数: 13页

0 目录 1.设计的目的与任务 . .................................................. 1 1.1 课程设计背景 .................................................... 1 1.2 课程设计目的与任务 .............................................. 1 2.设计的详细内容 . .................................................... 2 2.1 原材料及设备的选取 .............................................. 2 2.2 电池的工作原理 .................................................. 3 2.3

配料仓配料仓的设计

各种粉料可以分别采用皮带机、提升机、空气输送机、脉冲输送机等送到配料仓(又称粉仓)储存。为了使粉料在料仓中下料顺利,在排料口处设置振动给料斗,它可以解决料仓中物料因重力下料而带来的诸多问题,如结拱、偏析等。同时还起到闸门作用,又能达到粗给料的目的以提高称量精度。给料可根据粉料种类不同而采用电磁振动给料机、可调式电机振动给料机、螺旋输送机,实现快、慢加料,保证称量精度。

配料仓配料仓结构

配料仓由上、下两部分构成。上部为垂直的正方体或圆柱体,用于储存粉料,下部为截头角锥体或截头圆锥体,是粉料的卸料通道。锥体的锥度直接关系到下料的顺畅程度,因此锥体仓的水平夹角应大于50°,否则易滞料。粉料仓的主体结构一般用钢筋混凝土构筑或者采用钢仓(一般采用10mm厚的钢板),也有在料仓内壁镶衬钢板、铸石或其他耐磨、可以降低摩擦阻力的衬板。其锥体卸料口则多采用钢结构,可与振动、破拱装置配合使用。贮存粉矿、精矿、消石灰以及燃料等湿度较高的物料,应采用倾角70°的圆锥形金属结构矿仓,贮存石灰石粉、生石灰、干熄焦粉、返矿和高炉灰等较干燥的物料,可采用槽角不小于60°的圆锥形金属结构或半金属结构料仓。

配料仓贮存量

为保证向烧结机连续供料,各种原料在配料仓内都有一定的贮存时间,其贮存时间根据原料处理设备的运行和检修情况决定。一般各种物料均不小于8h。各种原料的贮存时间可参照表确定。

决定混匀料配料仓的贮存时间,应考虑混匀料场向配料室供矿的条件及混匀取料机突然发生故障时造成的影响,对混匀料场设备计划检修或故障时间较长造成的影响可不考虑,出现该情况时由贮料场的直拨运输系统临时向配料室供料。

配料仓料仓防堵措施

潮湿物料容易堵塞料仓,必须采取防堵塞措施。根据物料粘性大小,料仓下部采用不同的结构形式以防止堵塞。对粘性大韵物料,如精矿、粘性大的粉矿等,料仓可设计成三段式活动料仓,并在活动部分装设振动器,如图3a所示。

对粘性较小的粉矿,料仓上部可设计成带突然扩散形的两段式结构,并在仓壁设置振动器,如图3b所示。对于消石灰、燃料等物料,可以直接在一般的金属矿仓壁上设置振动器,如图3c所示。如矿仓容积较大,可设计成指数曲线形料仓防止堵塞。

此外,还可以使用如下装置防堵:

气力破拱装置。应用气流喷嘴射出的高压空气迫使结拱物料塌落而流动。气流喷嘴通常安装在容易结拱的区域处。安装气流喷嘴时,应注意配料仓的密闭性,防止粉尘的产生。

拨料装置。拨料装置是借用给料器动力使装在仓壁上的拨料齿轴转动,迫使物料膨松流动。由于受到拨料齿轴结构的影响,这种破拱装置只能破除配料仓出口处的结拱现象。但由于其借用给料器动力,每当给料器给料运转时,拨料齿轴都在搅动配料仓出口处的物料,因而可以有效地防止配料仓出口处结拱。

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配料仓配料设备

配料仓圆盘给料机

圆盘给料机是烧结厂最常用的配料设备,适用于各种含铁原料、石灰石、蛇纹石、硅砂、燃料和返矿等物料的配料,其排料量由套筒闸门调节。排料量大时,料流对套筒闸门的挤压力大,宜采用蜗牛式套筒。对于熔剂、燃料等用量较少的物料也可用闸门式套筒。

配料仓调速圆盘及电子皮带秤

调速圆盘一电子皮带秤是一种比较简易的重量配料设备.它由一台带调速电机的圆盘给料机和一台电子皮带秤组成。

配料仓定量圆盘给料机

定量圆盘给料机是由圆盘与电子皮带秤构成一个整体的重量配料设备,两者由同一驱动装置带动。给料机可设计成一种给料能力和两种给料能力。两种给料能力的给料机装有能力转换离合器,可根据需要转换给料能力。

配料仓定量螺旋给料机

定量螺旋给料机示用于配料量少的粉状细粒物料,如生石灰、膨润土等添加剂。当物料的配料量变动幅度大时,给料机也可设计成具有两种给料能力的结构形式,用能力转换离合器变换给料能力。

配料仓胶带给料机及电子皮带秤

这是一种较简便的重量配料设备,适用于粘性不大的物料,首钢烧结厂、鞍钢二烧等均采用此设备,胶带给料机一电子皮带秤示意图见图4。

2100433B

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配料厂混凝土配料秤

混凝土配料秤是通过自动秤量方式,将散装物料(骨料、水泥、粉煤灰、水、添加剂等)合成为预定且相对固定重量和配比的装料,它包括组合式混凝土配料秤和累加式混凝土配料秤,被广泛应用于各类建筑行业,需要将不同物料按一定比列进行称量混合的场合,如混凝土搅拌站、沥青拌合楼等带有自动配料的称量系统的设备。

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