干货 | 负极配料工艺的参数控制方向

2022-11-22 来源：锂电前沿

一、搅拌工艺参数的影响：

公转：将物料进行混合均匀，高固含量下通过挤压、摩擦作用将颗粒破碎掉。

自转：利用高速转动形成湍流和撞击将大颗粒破碎掉，是影响颗粒分散的主要原因。

搅拌时间：对于石墨，需2h高速分散，延长分散时间对颗粒度影响不大。

温度：温度直接影响分子的扩散，温度如太低，不利于分子扩散和传质过程，但温度过高会产生负面影响，如温度过高会导致PVDF发生性变，粘度会很差，特别对于高碱性的活性材料，在高温搅拌时更容易产生凝聚问题。

真空度：抽真空的目的是防止高速搅拌过程中空气溶解于浆料中。

二、分散不好对电芯性能的影响：

1. 电子电导差：在石墨负极体系中，SP为链状结构，包覆在石墨表面，填充石墨间间隙，起传导电子作用，同时能提高极片保液量，导电剂与石墨分散不好，电子电导差。

2. 石墨间导电作用差：循环过程中石墨碎化，间距逐渐增大，导电剂起到连通石墨间导电作用。

3. 浆料团聚：CMC分子为高分子链状结构，羧甲基及羟基等具有亲水性，当CMC溶解于水中时，亲水基团首先与水分子间形成作用力发生溶胀，分子链之间团聚，因此需较高的剪切作用克服CMC与水分子之间的作用力，将CMC分散开。

4. 影响电芯动力学：SBR具有导电子与导离子作用，未分散好影响电芯动力学，循环过程中体积反复膨胀，石墨间间距增大，SBR对石墨起束缚作用。

三、浆料生产常用的评估方法：

流变性：粘度测试

稳定性：振荡测试、蠕变测试、松弛测试

四、搅拌工艺过程控制

（1）干混：使粉体充分混合，固体之间的混合比在液体下固体间的混合容易多了。同时防止CMC团聚，缩短CMC溶解时间。

（2）捏合：高固含量下浆料比较硬，搅拌桨运动时可以对浆料进行摩擦剪切，同时由于搅拌桨呈麻花结构，运动时会对浆料产生向下的挤压作用。一方面可以使大颗粒破碎掉，另外使CMC包覆在石墨表面，由于CMC带正电，包覆在石墨表面后形成双电层结构，石墨间由于静电排斥，可以防止石墨颗粒间团聚。生产采用60~63%固含量搅拌，出于对设备损耗的考虑，由于生产采用200L和650L的搅拌罐，高固含量下，电机功率无法承受，因此采用低粘度搅拌。低粘度下不利于CMC的包覆，因此搅拌时间须延长。

（3）第二步加CMC：CMC分子链基团与水分子存在氢键作用，悬浮在溶液中形成庞大的空间位阻，防止浆料沉降。

（4）搅拌分散时间：使CMC充分溶解。生产采用2h搅拌是利用浆料剪切变稀的原理降低浆料粘度，使浆料可以做到较高固含量。