鋰離子電池正負(fù)極漿料攪拌工藝!

一、攪拌原理
通過(guò)攪拌葉、公轉(zhuǎn)框相互轉(zhuǎn)動(dòng),在機(jī)械攪拌的情況下產(chǎn)生與維持懸浮液,以及增強(qiáng)液固相間的質(zhì)量傳遞。固液攪拌通常分為以下幾個(gè)部分:(1)固體顆粒的懸??;(2)沉降顆粒的再懸??;(3)懸浮顆粒滲入液體;(4)利用顆粒之間以及顆粒與槳之間的作用力使顆粒團(tuán)聚體分散或者控制顆粒大??;(5)液固之間的質(zhì)量傳遞。
二、攪拌作用
配料過(guò)程實(shí)際是將漿料中的各種組成按標(biāo)準(zhǔn)比例混合在一起,調(diào)制成漿料,以利于均勻涂布,保證極片的一致性。配料大致包括五個(gè)過(guò)程,即:原料的預(yù)處理、摻和、浸濕、分散和絮凝。
三、漿料參數(shù)
1、粘度:
流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力,其定義為:液體以25px/s的速度流動(dòng)時(shí),在每25px2平面上所需剪應(yīng)力的大小,稱為動(dòng)力粘度,以Pa.s為單位。

粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動(dòng)時(shí),有層流、過(guò)渡流、湍流三種狀態(tài),攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài),而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。

在攪拌過(guò)程中,一般認(rèn)為粘度小于5Pa.s的為低粘度流體,例如:水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤(rùn)滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa?s的為中粘度流體,例如:油墨、牙膏等;50-500Pa?s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa?s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機(jī)硅等。
2、顆粒度D50:
漿料中50%體積的顆粒其粒徑的大小范圍
3、固含量:
漿料內(nèi)固體物質(zhì)的含量百分比,理論配比固含量小于出貨固含量
四、混合效果的度量
檢測(cè)固液懸浮體系攪拌與混合均勻的方法:
1、直接測(cè)量
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1)粘度法:
從體系不同位置取樣,用粘度計(jì)測(cè)量漿料的粘度;偏差越小,混合越均勻;
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2)顆粒度法:
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A,從體系不同位置取樣,用顆粒度刮板儀觀察漿料的顆粒度;粒度越接近原材料粉末大小,混合越均勻;
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B,從體系不同位置取樣,用激光衍射顆粒度測(cè)試儀觀察漿料的顆粒度;粒度分布越正態(tài),大顆粒越小,混合越均勻;
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3)比重法:
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從體系不同位置取樣,測(cè)量漿料的密度,偏差越小混合越均勻
2、間接測(cè)量
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1)固含量法(宏觀):
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從體系不同位置取樣,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間的烘烤,測(cè)固體份的重量,偏差越小混合越均勻;
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2)SEM/EPMA(微觀):
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從體系不同位置取樣,涂布到基材上,烘干,用SEM(電子顯微鏡) /EPMA(電子探針)觀察漿料干燥后膜片內(nèi)顆?;蛟氐姆植?(體系固體份通常為導(dǎo)體材料)
五、陽(yáng)極攪拌工藝
Conductive carbon black(導(dǎo)電碳黑):用做導(dǎo)電劑。作用:連接大的活性物質(zhì)顆粒使導(dǎo)電性良好。
Copolymer latex --SBR(丁苯橡膠):
用作粘接劑。化學(xué)名:Styrene-Butadiene copolymer latex(聚苯乙烯丁二烯乳膠),水溶性乳膠,固含量48~50%,PH 4~7,凝固點(diǎn)-5~0℃,沸點(diǎn)大約100℃,儲(chǔ)存溫度5~35℃.SBR是一種陰離子型聚合物分散體,具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性及可操作性,并具有很高的粘結(jié)強(qiáng)度。
Sodium carboxymethyl cellulose(CMC)-- (羧甲基纖維素鈉):
用作增稠劑和穩(wěn)定劑。外觀為白色或微黃色絮狀纖維粉未或白色粉未,無(wú)嗅無(wú)味,無(wú)毒;易溶于冷水或熱水,形成膠狀,溶液為中性或微堿性,不溶于乙醇、乙醚、異丙醇、丙酮等有機(jī)溶劑,可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。有吸濕性,對(duì)光熱穩(wěn)定,粘度隨溫度升高而降低,溶液在PH值2~10穩(wěn)定,PH低于2,有固體析出,PH高于10粘度降低。變色溫度227℃,炭化溫度252℃,2%水溶液表面張力71mn/n。
陽(yáng)極攪拌、涂布工藝流程如下:
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六、陰極攪拌工藝
Conductive carbon black(導(dǎo)電碳黑):用做導(dǎo)電劑。作用:連接大的活性物質(zhì)顆粒使導(dǎo)電性良好。
NMP(N-甲基吡咯烷酮)
用做攪拌溶劑?;瘜W(xué)名: N-Methyl-2-polyrrolidone,分子式:C5H9NO。N-甲基吡咯烷酮為稍有氨味的液體,與水以任何人比例混溶,幾乎與所有溶劑(乙醇、乙醛、酮、芳香烴等)完全混合。沸點(diǎn)204°C,閃點(diǎn)95°C。NMP是一種極性的非質(zhì)子傳遞溶劑,具有毒性小,沸點(diǎn)高,溶解能力出眾,選擇性強(qiáng)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于芳烴萃??;乙炔、烯烴、二烯烴的純化。也用于聚合物的溶劑及聚合反應(yīng)的介質(zhì)要目前我公司陰極用NMP-002-02,純度>99.8%,比重1.025~1.040,含水量要求<0.005%(500ppm)。
PVDF (聚偏二氟乙烯)
用做增稠劑和粘接劑。白色粉末狀結(jié)晶聚合物,相對(duì)密度1.75~1.78。具有極其良好的抗紫外線性和耐氣候老化性,其薄膜在室外放置一二十年也不硬脆龜裂。聚偏氟乙烯的介電性能特異,介電常數(shù)高達(dá)6~8(MHz~60Hz),介質(zhì)損耗角正切值也很大,大約在0.02~0.2之間,體積電阻稍低,為2×1014ΩNaN。其長(zhǎng)期使用溫度為-40℃~+150℃,在這段溫度范圍內(nèi),聚合物有著很好的機(jī)械性能。它的?;瘻囟?39℃,脆化溫度-62℃以下,結(jié)晶熔點(diǎn)約170℃,熱分解溫度316℃以上。
陰極攪拌、涂布工藝流程:
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七、漿料的粘度特性
1、漿料粘度隨攪拌時(shí)間的變化曲線
隨攪拌時(shí)間的延長(zhǎng),漿料粘度趨向于一個(gè)穩(wěn)定值而不再變化(可以說(shuō)漿料已分散均勻)。
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2、漿料粘度隨溫度的變化曲線
溫度越高則漿料粘度越低,當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的溫度時(shí)粘度會(huì)趨向一個(gè)穩(wěn)定值。
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3、中轉(zhuǎn)罐漿料固含量隨時(shí)間變化曲線
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漿料攪拌完成后通過(guò)管道輸送到中轉(zhuǎn)罐中供Coater涂布,中轉(zhuǎn)罐攪拌以自轉(zhuǎn):25Hz(740RPM),公轉(zhuǎn):35Hz(35RPM)以保證漿料各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生變化,包括漿料溫度、粘度及固含量等,以保證漿料涂布的均勻一致性。
4、漿料粘度隨時(shí)間變化曲線
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作者 li, meiyong

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