鉅大LARGE | 點擊量：985次 | 2022年08月31日
磷酸鐵鋰電池的涂布均一性問題如何解決
磷酸鐵鋰電池涂布不均，不僅電池一致性就不好，還關系到設計、使用安全性等問題。
所以，磷酸鐵鋰電池制作過程中對涂布均一性的控制很嚴格。做配方、涂布工藝的知道，材料顆粒越小，涂布越難做均勻。就其機理，我尚未看到相關的解釋。涂布在線認為是電極漿料的非牛頓流體特性引起的。
電極漿料應屬非牛頓流體中的觸變流體，該類流體的特點是靜止時粘稠，甚至呈固態(tài)，但攪動后變稀而易于流動。粘結劑在亞微觀狀態(tài)下是線性或網(wǎng)狀結構，攪動時，這些結構被破壞，流動性就好，靜止后，它們又重新形成，流動性就變差。磷酸鐵鋰顆粒細小，同等質量下，顆粒數(shù)量增加，要把他們聯(lián)結起來組成有效的導電網(wǎng)絡，需要的導電劑的量也相應增加。顆粒小、導電劑用量增加，所需的粘結劑用量也上升。靜置時，更容易形成網(wǎng)狀結構，流動性比常規(guī)材料差。
從攪拌器取出后漿料到涂布的過程中，很多廠商還是采用周轉桶轉移，過程中漿料不攪拌或者攪拌強度低，漿料的流動性發(fā)生變化，逐漸變得粘稠，以至于像果凍一樣。流動性不好，導致涂布的均一性不好，表現(xiàn)為極片面密度公差增大，表面形貌不好。
根本的是從材料上進行改善，如提高導電性加大顆粒、顆粒球形化等，短時間內(nèi)可能有效果較為有限。立足現(xiàn)有材料，從電池加工的角度來說，改善的途徑，可從以下幾項進行嘗試：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1。采用“線性”的導電劑
所謂的“線形”“顆粒形”導電劑是筆者形象的說法，學術上可能不是如此描述。
采用“線形”導電劑，目前主要是VGCF(碳纖維)和CNTs(碳納米管)、金屬納米線等。它們直徑在幾個納米到幾十納米，長度在幾十微米以上甚至于幾厘米，而目前常用的“顆粒形”導電劑(如SuperP，KS-6)尺寸一般在幾十個納米，電池材料的尺寸為幾個微米?！邦w粒形”導電劑和活性物質組成的極片，接觸類似點和點之間的接觸，每個點能只與周圍的點發(fā)生接觸;“線形”導電劑與活性物質組成的極片中，是點和線、線和線的接觸，每個點可以同時和多根線接觸，每根線也可以同時和多根線接觸，接觸的節(jié)點更多，導電通道也就更為通暢，導電能力也就更好。使用多種不同形態(tài)的導電劑組合，可以發(fā)揮更好的導電效果，具體如何使選擇導電劑，對于電池制作是一個很值得探索的問題。
使用CNTS或者VGCF等“線性”導電劑可能產(chǎn)生的影響有：
(1)線性導電劑在一定程度上提升粘結效果，提高極片柔韌性和強度;
(2)減少導電劑用量(記得曾有報道說CNTS的導電效能為同質量(重量)常規(guī)顆粒導電劑的3倍)，綜合(1)，膠用量也有可能降低，活性物質含量可提高;
(3)改善極化，降低接觸阻抗，改善循環(huán)性能;
(4)導電網(wǎng)絡接觸節(jié)點多，網(wǎng)絡更為完善，倍率性能較常規(guī)導電劑更為出色;散熱性能提升，對高倍率電池很有意義;
(5)吸收性能得到改善;
(6)材料價格較高，成本上升。1Kg導電劑，常用的SUPERP僅為數(shù)十元，VGCF大約兩三千元，CNTS比VGCF略高(當添加量為1%時，1KgCNTs以4000元計算，大約每Ah成本增加0.3元);
(7)CNTS、VGCF等比表面較高，如何分散是使用中必需解決的一個問題，否則分散不好性能得不大發(fā)揮。可借助超聲分散等手段。有CNTs廠家提供分散好的導電液。
2.改善分散效果
分散效果好的漿料，則顆粒接觸團聚的概率會大為降低，漿料的穩(wěn)定性會得到很大改善。通過配方、配料工步的改善在一定程度上可以改善分散效果，采用前面提及的超聲分散也是一個有效方法。
3.改進漿料轉移過程
漿料儲存時可考慮提高攪拌速度避免漿料粘稠;對于使用周轉桶轉移漿料的，盡可能縮短出料到涂布的時間，有條件的改用管道輸送，改善漿料粘稠現(xiàn)象。
4.采用擠壓涂布(噴涂)
擠壓涂布可以改善刮刀涂布表面紋路、厚度不均等現(xiàn)象，但是設備價格較高，對漿料的穩(wěn)定性要求較高。
