鋰離子電池正極漿料包括活性物質(zhì)(比如鈷酸鋰、三元材料等)、導(dǎo)電劑(如炭黑)、粘結(jié)劑(比如PVDF)和溶劑(通常是NMP)。這些成分的比例和混合過(guò)程會(huì)影響漿料的粘度。
正極漿料需要具有穩(wěn)定且恰當(dāng)?shù)恼扯?,其?duì)極片涂布工序具有至關(guān)重要的影響。粘度過(guò)高或過(guò)低都是不利于極片涂布的,粘度高的漿料不容易沉淀且分散性會(huì)好一點(diǎn),但是過(guò)高的粘度不利于流平效果,不利于涂布;粘度過(guò)低也是不好的,粘度低時(shí)雖然漿料流動(dòng)性好,但干燥困難,降低了涂布的干燥效率,還會(huì)發(fā)生涂層龜裂、漿料顆粒團(tuán)聚、面密度一致性不好等問題。
在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題是粘度出現(xiàn)變化,而這里的“變化”又可分為:瞬時(shí)變化和靜止變化。瞬時(shí)變化是指在粘度測(cè)試過(guò)程中間就出現(xiàn)了劇烈的變化,靜止變化是指漿料靜止放置一段時(shí)間后粘度出現(xiàn)變化。粘度的變化或高或低,或時(shí)高時(shí)低。通常來(lái)說(shuō),影響漿料粘度的因素主要有攪拌漿料的轉(zhuǎn)速、時(shí)間控制、配料順序、環(huán)境溫濕度等。
不同的漿料體系具有不同的粘度變化規(guī)律,目前主流的漿料體系是正極漿料PVDF/NMP油性體系。
1、正極漿料在放置一段時(shí)間后粘度升高,其原因主要有以下幾個(gè):
(1)短時(shí)間放置時(shí)漿料攪拌速度過(guò)快,粘結(jié)劑未充分溶解,放置一段時(shí)間后PVDF粉末充分溶解,粘度升高。通常來(lái)說(shuō),PVDF需要至少3個(gè)小時(shí)才能充分溶解,無(wú)論多快的攪拌速度都無(wú)法改變這一影響因素,所謂“欲速則不達(dá)”。
(2)長(zhǎng)時(shí)間放置是漿料靜置過(guò)程中,膠體由溶膠狀態(tài)變?yōu)槟z狀態(tài),此時(shí)如果對(duì)其進(jìn)行慢速勻漿,其粘度可以恢復(fù)。
(3)膠體與活物質(zhì)、導(dǎo)電劑顆粒之間形成了一種特殊的結(jié)構(gòu),此狀態(tài)是不可逆的,漿料粘度升高后無(wú)法恢復(fù)。
2、正極漿料粘度降低的原因:
(1)粘結(jié)劑膠體發(fā)生了性狀的變化。變化的原因多種多樣,如漿料傳輸過(guò)程中受到強(qiáng)剪切力、粘結(jié)劑吸收水分發(fā)生質(zhì)變、攪拌過(guò)程中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、自身發(fā)生降解等。
(2)攪拌分散不均勻?qū)е聺{料中固體物質(zhì)大面積沉降。原因之三,攪拌過(guò)程中粘結(jié)劑受到設(shè)備和活物質(zhì)的強(qiáng)剪切力和摩擦力,在高溫情況下發(fā)生性狀變化,造成粘度下降。
3、在正極漿料制備過(guò)程中有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)漿料變成“果凍”的情況。
(1)水分??紤]活物質(zhì)吸潮、攪拌過(guò)程水分控制不好,原材料吸收水分后或者攪拌環(huán)境濕度較高,導(dǎo)致PVDF吸收水分變成果凍狀。
(2)漿料或材料的pH值。pH值越高,對(duì)水分的控制就要求更嚴(yán)格,尤其是NCA、NCM811等高鎳材料的攪拌。 |