充電機(jī)充電鋰電池漿料制備技術(shù)及其對(duì)電極成型的影響（1）
2017-9-8 10:17:05??????點(diǎn)擊：
該文獻(xiàn)依據(jù)最抱負(fù)的充電機(jī)充電蓄電池極片微觀結(jié)構(gòu)特征，總述了現(xiàn)在工業(yè)出產(chǎn)上先進(jìn)的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極漿料的制備技能，及其對(duì)電極描摹和功能的影響。自己仔細(xì)閱讀并翻譯了此文，分享給我們，由于內(nèi)容較多，分紅兩個(gè)部分同享，此為第一部分，全文詳細(xì)內(nèi)容包括：
1、前語
2、漿料描摹和制備工藝對(duì)電極描摹特征的影響
3、微米和納米顆粒漿料根本描摹
4、拌和辦法和設(shè)備
4.1、流體剪切拌和
4.2、球磨拌和
4.3、超聲波拌和
5、渙散劑和外表活性劑的影響
6、漿料制備投料次序的影響
7、含石墨烯和CNT漿料的的特性
7.1、CNT
7.2、石墨烯
8、漿料特性與后續(xù)制備工藝的聯(lián)系
9、定論、總結(jié)與展望
1、前語
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池功能依賴于充電機(jī)充電蓄電池極片各組分的成分和性質(zhì)，包括電活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等。電極制備工藝決議電極的微觀描摹，也對(duì)錯(cuò)常重要的。電極制備技能的前進(jìn)不僅可以下降充電機(jī)充電蓄電池出產(chǎn)成本，并且可以提高充電機(jī)充電蓄電池容量和循環(huán)安穩(wěn)性。在學(xué)術(shù)界，許多辦法被測(cè)驗(yàn)用于鋰充電機(jī)充電蓄電池極片制備，比方化學(xué)氣相堆積、噴發(fā)堆積、激光堆積、旋轉(zhuǎn)涂布等。乃至有研討人員致力于開發(fā)由電活性顆粒、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑干粉混合物直接涂敷在集流體基體上，而不必液態(tài)漿料。一切這些辦法都還沒有商業(yè)運(yùn)用，本文也不做評(píng)論。
現(xiàn)在，大部分充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片出產(chǎn)都是在金屬集流體上涂敷電極漿料層，然后枯燥，枯燥極片再輥壓壓實(shí)。這些技能不僅在商業(yè)化出產(chǎn)上運(yùn)用，學(xué)術(shù)界也遍及選用，僅僅科研上一般選用逗號(hào)刮刀涂布。電極漿料制備都是電活性物質(zhì)、聚合物粘結(jié)劑，導(dǎo)電劑和溶劑一同拌和混合，表1是常見的商業(yè)化充電機(jī)充電蓄電池電極資料。有時(shí)，漿料工藝也需求參加一些混料輔佐添加劑，比方水基溶劑，往往需求添加渙散劑調(diào)理漿料的流變特性，以匹配涂布設(shè)備要求。
2、漿料描摹和制備工藝對(duì)電極描摹特征的影響
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片具有雜亂的多孔結(jié)構(gòu)，包括活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒，它們經(jīng)過粘結(jié)劑連接在一同，并粘附在金屬集流體上。電極功能取決于各組分的功能和電極描摹，導(dǎo)電劑一般是各式各樣的碳導(dǎo)電資料顆粒，它還可以與活性物質(zhì)顆粒構(gòu)成互鎖，強(qiáng)化與集流體的粘結(jié)。抱負(fù)的電極顆粒涂層描摹如圖1所示，應(yīng)該是這樣的：
（i）活物質(zhì)顆粒細(xì)微均勻渙散沒有聚會(huì)，導(dǎo)電劑顆粒構(gòu)成薄層彌散成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并最很多地在集流體上互鎖連接活物質(zhì)顆粒。實(shí)踐上，導(dǎo)電劑顆粒一般為各式各樣的碳資料顆粒，最優(yōu)狀況可以考慮多標(biāo)準(zhǔn)特征的導(dǎo)電劑體系。粘結(jié)劑的效果是保證電極結(jié)構(gòu)的機(jī)械安穩(wěn)性，正極一般是PVDF基的聚合物。其他，電極還需求有滿足的孔洞，答應(yīng)電解液滲透到一切的活物質(zhì)顆粒。電極結(jié)構(gòu)特征也意味著活物質(zhì)與導(dǎo)電劑，與粘結(jié)劑的質(zhì)量比要盡可能高。
（ii）活物質(zhì)顆粒最好細(xì)微，保證充電機(jī)充電蓄電池有高的電流密度。傳統(tǒng)觀念以為活物質(zhì)顆粒內(nèi)部的鋰離子渙散決議充電機(jī)充電蓄電池倍率功能，小顆粒鋰離子渙散途徑短，可以提高電流特性和庫侖功率。近來，許多研討工作開始修訂傳統(tǒng)所承受的鋰離子渙散或鋰離子傳導(dǎo)觀念，并以為即便活物質(zhì)顆粒是微米標(biāo)準(zhǔn)，鋰離子的渙散也不是決議倍率功能的要害進(jìn)程。一起，提高鋰離子渙散速率現(xiàn)已被以為不是減小活物質(zhì)顆粒標(biāo)準(zhǔn)的唯一原因，減小顆粒標(biāo)準(zhǔn)可以提高充電機(jī)充電蓄電池倍率功能，現(xiàn)在呈現(xiàn)了其他兩種解釋，減小活物質(zhì)顆粒標(biāo)準(zhǔn)是：
a、活物質(zhì)顆粒電子電導(dǎo)率低所需求的。比方磷酸鐵鋰顆粒電導(dǎo)率約為10^-10 S/cm，而2微米的顆粒比電導(dǎo)率高于15微米顆粒，因而活物質(zhì)低電導(dǎo)率也要求顆粒越小越好，這樣電子和離子導(dǎo)電性都能提高，從而提高充電機(jī)充電蓄電池功率功能。
b、電極涂層描摹的需求，特別是導(dǎo)電組分?；钗镔|(zhì)顆粒合作導(dǎo)電劑顆粒，顆粒越小，理論上越有可能構(gòu)成彌散散布的薄層，完成導(dǎo)電劑均勻散布在活物質(zhì)顆粒外表。
（iii）以上分析標(biāo)明顆粒越小越好，因而，現(xiàn)在廣泛運(yùn)用微米、亞微米、納米顆?；钗镔|(zhì)。可是，這一起也面對(duì)一些應(yīng)戰(zhàn)或需求留意的當(dāng)?shù)兀?/span>
a、小顆粒特別是納米顆粒的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑比外表積大，當(dāng)正負(fù)極電勢(shì)在電解液熱動(dòng)力學(xué)安穩(wěn)窗口之外時(shí)，電解液溶劑更簡(jiǎn)單反響分解，在顆粒外表構(gòu)成薄層，它會(huì)阻撓鋰離子傳輸并耗費(fèi)電解液。
b、充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用進(jìn)程中，SEI膜繼續(xù)在電極活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒外表構(gòu)成，不斷耗費(fèi)鋰離子和電解質(zhì)。盡管SEI膜的厚度與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)，可是卻與顆粒外表積相關(guān)。納米顆粒的高比外表積更簡(jiǎn)單呈現(xiàn)問題。
c、再有一個(gè)阻撓納米資料運(yùn)用的問題就是納米顆粒振實(shí)密度較低，因而顆粒組成的電極涂層一般密度也較低。
這些問題促使活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化時(shí)需求歸納考慮電解液、顆粒資料特性和電極描摹。此外，從漿料制備工藝視點(diǎn)看，顆粒標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化也對(duì)錯(cuò)常重要的，由于小顆粒渙散困難，在漿猜中更簡(jiǎn)單發(fā)作聚會(huì)。
（iv）充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極一般厚度為40~300微米，誤差要求1~2微米。逗號(hào)刮刀和模頭揉捏涂布是最常用的電極制備工藝。極片涂層的厚度也是影響充電機(jī)充電蓄電池功能的一個(gè)重要因素，漿料濕涂層成為獲取均勻枯燥電極的先決條件。漿料是包括固體顆粒的懸浮液，不僅固體顆粒標(biāo)準(zhǔn)要小于涂層的厚度，粉體顆粒聚會(huì)體的標(biāo)準(zhǔn)也要小于濕涂層的厚度，不然電極功能會(huì)遭到影響，如圖2a所示。大顆粒聚會(huì)體也會(huì)引起揉捏涂布缺點(diǎn)，如圖2b所示。
除了粘度、粒度等參數(shù)外，其他更多參數(shù)會(huì)影響涂布工藝進(jìn)程，比方涂層的厚度就很重要，涂層越厚越簡(jiǎn)單呈現(xiàn)厚度不均勻性和涂層小孔缺點(diǎn)（圖2d）。
（v）導(dǎo)電劑在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片中構(gòu)成導(dǎo)電通路，這就要求導(dǎo)電劑在漿猜中均勻散布（微觀混合），并對(duì)活物質(zhì)顆粒構(gòu)成包覆（微觀混合）。導(dǎo)電劑渙散布不僅僅取決于拌和工藝，一起也與導(dǎo)電劑自身特性有關(guān)。多種碳導(dǎo)電資料可以安穩(wěn)漿料，阻撓漿料發(fā)作偏析（沉降和聚會(huì)），堅(jiān)持均勻共同的漿料。因而，制備最優(yōu)的漿料一方面與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，另一方面也遭到導(dǎo)電劑部分性質(zhì)的影響。
漿料混合不充沛時(shí)，所制備的電極描摹就像圖1b所示，活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒聚會(huì)，粘結(jié)劑構(gòu)成相對(duì)較大球狀物，這樣活物質(zhì)不能徹底結(jié)實(shí)互鎖，也沒有良好的鋰離子通道，部分導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑底子沒有起到效果。因而，這樣的電極功能也差。漿料制備應(yīng)該微觀充沛混合，導(dǎo)電劑包覆活物質(zhì)，構(gòu)成如圖1a所示電極結(jié)構(gòu)。要制備好的電極，枯燥也很重要，不適宜的枯燥辦法可能會(huì)導(dǎo)致電極描摹缺點(diǎn)?？墒亲钍滓挠斜匾苽浜玫臐{料，細(xì)微顆粒漿料的制備是吃力，困難并且工藝時(shí)刻長(zhǎng)，微米顆粒和部分納米顆粒等小顆粒簡(jiǎn)單構(gòu)成非均勻結(jié)構(gòu)的漿料，在制備中呈現(xiàn)分層團(tuán)簇。因而，漿料制備進(jìn)程，需求考慮活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒的標(biāo)準(zhǔn)、描摹、密度等很多參數(shù)。
3、微米和納米顆粒漿料根本描摹
渙散之后，粉末構(gòu)成漿料，其間顆粒團(tuán)簇懸浮在溶劑中。這些團(tuán)簇有兩種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：大聚會(huì)體（Agglomerate）和小聚團(tuán)體（Aggregate，二次顆粒），如圖3所示。大聚會(huì)體是由小聚團(tuán)體組成的，而小聚團(tuán)體（二次顆粒）是由一次顆粒構(gòu)成的。小聚團(tuán)體之間由弱的范德華力結(jié)合成大聚會(huì)體，一次顆粒之間靠更強(qiáng)的力（一般為靜電力）構(gòu)成二次顆粒。在文獻(xiàn)中，大聚會(huì)體一般稱為軟聚會(huì)，小聚團(tuán)體稱為硬聚會(huì)。
表1可見，一般市售活物質(zhì)粉體顆粒標(biāo)準(zhǔn)為2-10微米，構(gòu)成大聚會(huì)體標(biāo)準(zhǔn)為50-90微米。漿料制備中，粉體渙散，標(biāo)準(zhǔn)減小，前面提到，顆粒標(biāo)準(zhǔn)越小電化學(xué)功能越好。因而，漿料制備工藝的意圖為：
a、渙散活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒聚會(huì)體；
b、最終再減小活物質(zhì)和導(dǎo)電劑二次顆粒標(biāo)準(zhǔn)；
c、構(gòu)成最適宜的活物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑彼此之間的排布辦法；
d、堅(jiān)持漿料最優(yōu)結(jié)構(gòu)和成分安穩(wěn)性，避免沉降和聚會(huì)等成分偏析。
以上方針經(jīng)過適宜的拌和工藝完成，包括適宜的投料次序，添加適宜的外表活性劑，適宜的漿料溶劑，適宜的拌和設(shè)備等。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料對(duì)錯(cuò)平衡態(tài)的，活物質(zhì)和導(dǎo)電劑跟著時(shí)刻趨向于發(fā)作聚會(huì)，安穩(wěn)性需求高分子量長(zhǎng)鏈粘結(jié)劑堅(jiān)持。
4、拌和辦法和設(shè)備
渙散顆粒團(tuán)簇的漿料制備工藝與固體顆粒損壞工藝相似，由于兩者都需求施加相同類型的應(yīng)力。聚會(huì)體靠范德華力結(jié)合，二次顆?？快o電力結(jié)合，這些力都小于固體顆粒晶體之間的效果力，因而拌和渙散需求的應(yīng)力強(qiáng)度更小些，故用于固體顆粒損壞的設(shè)備和工藝徹底滿足用于漿料制備。剪切流體活動(dòng)和超聲波拌和常常用于漿料制備。渙散設(shè)備可以分為兩類：第一類拌和設(shè)備，經(jīng)過固體研磨，剪切力效果在團(tuán)簇上完成物質(zhì)渙散，如拌和球磨；第二類設(shè)備，經(jīng)過液體前言施行剪切力，如依據(jù)流體力學(xué)的剪切拌和機(jī)，圓盤球磨機(jī)，3輥球磨機(jī)，捏合機(jī)，超聲波均質(zhì)機(jī)。各類拌和機(jī)設(shè)備示意圖如圖4所示。
捏合機(jī)和三輥球磨機(jī)常用于高固含量和高粘度漿料的渙散，根本在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料制備中不運(yùn)用。圓盤球磨也很少用于充電機(jī)充電蓄電池漿料制備。這兩類拌和機(jī)剪切應(yīng)力強(qiáng)度與渙散處理的團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。流體活動(dòng)剪切拌和發(fā)作的剪切力與團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)沒有相關(guān)，球磨發(fā)作的剪切力與團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)成反比，各類拌和剪切力與團(tuán)部標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系如圖5所示。
因而，除超聲波拌和外，球磨拌和機(jī)渙散功率比其他渙散設(shè)備更高。由不同拌和辦法渙散的氧化鋁粉末漿料的最小團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)和拌和渙散比能量的聯(lián)系如圖6所示。揭露宣布的專利和鋰離子漿料拌和設(shè)備廠家供給的資料標(biāo)明，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料工業(yè)化出產(chǎn)工藝首要依據(jù)流體力學(xué)剪切拌和辦法，球磨拌和也用于充電機(jī)充電蓄電池漿料出產(chǎn)。
4.1、流體剪切拌和
此類拌和機(jī)首要有低能量磁力拌和器/溶解器，轉(zhuǎn)筒式拌和機(jī)，高能均質(zhì)機(jī)，渦輪拌和機(jī)，靜態(tài)拌和機(jī)等，漿料制備往往運(yùn)用流體力學(xué)所發(fā)作的剪切力，由活動(dòng)剪切速率、團(tuán)簇截面面積、流體動(dòng)力學(xué)粘度操控。漿料制備一般包括兩個(gè)進(jìn)程：團(tuán)簇的破碎和懸浮聚會(huì)體的重組。
團(tuán)簇破碎是一個(gè)雜亂的進(jìn)程，包括三種途徑：磨蝕、開裂、打碎，如圖7所示。團(tuán)簇破碎詳細(xì)依托顆粒-顆粒彼此效果，漿料溶劑-顆粒彼此效果，以及最首要的剪切力，而剪切力又取決于溶劑的粘度和運(yùn)動(dòng)速度。磨蝕一般在能量較低時(shí)發(fā)作，小碎片依托磨蝕效果漸漸從大聚會(huì)體剪切下來。當(dāng)拌和能量高時(shí)，團(tuán)簇發(fā)作開裂切割成幾個(gè)部分。打碎是開裂的一種特殊改動(dòng)方法，這種狀況下團(tuán)簇一起切割成很多的小碎片。聚會(huì)體的重組相關(guān)的參數(shù)有顆粒-顆粒彼此效果，漿料溶劑-顆粒彼此效果，以及漿料固含量。
團(tuán)簇的重組和渙散速度的平衡主導(dǎo)漿猜中團(tuán)簇的平衡標(biāo)準(zhǔn)，存在一個(gè)臨界標(biāo)準(zhǔn)，在這標(biāo)準(zhǔn)之下團(tuán)簇渙散速度很小。現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，適宜處理時(shí)刻和拌和能量下，經(jīng)過流體力學(xué)剪切拌和所制備的漿料，聚會(huì)體的標(biāo)準(zhǔn)不可能小于100納米，因而只有當(dāng)一次顆粒標(biāo)準(zhǔn)不小于100納米時(shí)，這種拌和才有可能徹底渙散粉體直至一次顆粒標(biāo)準(zhǔn)。納米顆粒的徹底渙散不可能完成。而當(dāng)運(yùn)用Ramond高速拌和機(jī)時(shí)，中等標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)簇渙散至40-60納米也是可能的。其他，外表活性劑也能改動(dòng)聚會(huì)體組合和渙散的平衡，使?jié){料團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)更小。
最終，漿料制備時(shí)，對(duì)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片描摹而言，最重要的是漿料重新組合的聚會(huì)體往往比原始活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇更細(xì)密，孔隙率更低。而電極功能又與涂層孔隙率密切相關(guān)，一方面高強(qiáng)度拌和可以愈加充沛渙散活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇，但另一方面高強(qiáng)度拌和又會(huì)下降粘結(jié)劑分子量而改動(dòng)其初始的粘結(jié)特性，使之無法堅(jiān)持漿料結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，因而，拌和強(qiáng)度的優(yōu)化挑選也需求平衡顆粒渙散特性和堅(jiān)持漿料結(jié)構(gòu)安穩(wěn)特性之間的彼此影響。
現(xiàn)在市售的正負(fù)極資料標(biāo)準(zhǔn)一般為微米等級(jí)，或許盡管一次顆粒是納米等級(jí)的，但質(zhì)料粉體自身也是由納米一次顆粒組成微米級(jí)二次顆粒，因而，依據(jù)流體力學(xué)的剪切渙散拌和技能是最廣泛運(yùn)用的?？墒?，這種渙散技能不能徹底渙散納米顆粒，強(qiáng)度太高又會(huì)打斷粘結(jié)劑分子鏈，因而，實(shí)踐出產(chǎn)中是否挑選這種拌和辦法需求依據(jù)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的細(xì)度以及粘結(jié)劑性質(zhì)決議。
4.2、球磨拌和
球磨拌和也常常用于充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料的制備，和依據(jù)流體力學(xué)的拌和辦法一樣，球磨工藝的渙散才能由團(tuán)簇破碎和聚會(huì)體重組的速度平衡決議，這種平衡與粉體顆粒的性質(zhì)有關(guān)，也會(huì)遭到外表活性劑添加而改動(dòng)。
在球磨工藝中，粉末顆粒閱歷很多的外表上和體積上改動(dòng)，這種改動(dòng)可能直至資料的機(jī)械化學(xué)改變（如碳納米管可能割裂，它們的長(zhǎng)寬比和結(jié)構(gòu)都發(fā)作改動(dòng)）。并且顆粒之間，粉體與渙散介質(zhì)（溶劑和粘結(jié)劑）之間，乃至粉體和磨球之間都可能發(fā)作反響，磨球磕碰以及部分流體高剪切湍流也會(huì)構(gòu)成粘結(jié)劑分子量的割裂。
一切的機(jī)械化學(xué)改動(dòng)在漿料球磨工藝中都觀察到并有相關(guān)研討。研討標(biāo)明球磨引起的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑改動(dòng)可能對(duì)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片功能有利，可是這也會(huì)危害活物質(zhì)和導(dǎo)電劑初始特性。并且球磨工藝一般很雜亂并具彼此對(duì)立的特色，比方球磨會(huì)危害低倍率功能而增強(qiáng)高倍率功能。
總歸，與依據(jù)流體力學(xué)拌和工藝比較，球磨工藝供給更小的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)，一起也會(huì)損壞活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒描摹。當(dāng)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒自身描摹對(duì)電極功能有利時(shí)，球磨工藝并不好。
4.3、超聲波拌和
現(xiàn)在，由于瞬時(shí)的聲空化效應(yīng)，超聲波被用于微觀標(biāo)準(zhǔn)的拌和。這種效應(yīng)在適當(dāng)高的超聲強(qiáng)度下發(fā)作，微觀氣泡很多構(gòu)成和成長(zhǎng)，當(dāng)氣泡標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)某一臨界值，氣泡成長(zhǎng)速率快速添加，然后瞬間氣泡破裂，構(gòu)成沖擊波，這種氣泡破裂幾乎是絕熱的，因而這會(huì)構(gòu)成部分的高溫高壓。
超聲拌和發(fā)作的其他一個(gè)進(jìn)程是液體的微觀活動(dòng)?？栈瘹馀轁舛纫园l(fā)作器為中心沿軸線逐漸下降，氣泡向低濃度區(qū)域渙散帶動(dòng)液體活動(dòng)，活動(dòng)速度高達(dá)2m/s。這種流體活動(dòng)足以供給充沛的拌和效果，無需添加額定的設(shè)備。
相對(duì)較低的超聲波頻率有利于漿料制備。一般在更低的輸入能量條件下，超聲波拌和可以到達(dá)與依據(jù)流體力學(xué)技能的拌和相同的效果（如圖6所示）。超聲波技能和球磨結(jié)合，以及添加外表活性劑的超聲波拌和特別有利漿料制備。
超聲波拌和技能的特色標(biāo)明有可能在低溶劑含量條件下完成漿料顆粒均勻渙散，這種高固含量技能也愈加節(jié)能。就充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料而言，高固含量也是有利的，由于固含量低漿料更簡(jiǎn)單發(fā)作沉降，導(dǎo)致活物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的不均勻散布，在極片枯燥進(jìn)程中也會(huì)導(dǎo)致沿極片厚度方向孔散布不均勻。漿料固體沉降到底部，會(huì)集在集流體的鄰近，這也會(huì)約束鋰離子在此區(qū)域 的傳輸。高固含量時(shí)，極片枯燥時(shí)刻短，不期望的活物質(zhì)散布改動(dòng)，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的不均勻散布改動(dòng)也小，相同可以添加極片涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
一個(gè)需求留意的問題就是高強(qiáng)度超聲波效果下可能呈現(xiàn)化學(xué)反響。尤其在水基漿猜中，超聲波效果是否會(huì)發(fā)作H，OH，O和HO2等自由基，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料超聲波渙散時(shí)，聚合物粘合劑分子鏈?zhǔn)欠耖_裂，粘合劑是否與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒反響。常用的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料粘結(jié)劑甲基纖維素鈉，聚丙烯酸和聚乙烯醇等超聲效果下簡(jiǎn)單發(fā)作聚合反響，而聚合物粘結(jié)劑分子鏈長(zhǎng)度是操控電極描摹特征的重要參數(shù)，它們可以堅(jiān)持極片結(jié)合強(qiáng)度，消除電化學(xué)進(jìn)程中的活物質(zhì)體積改動(dòng)的影響。超聲波拌和技能運(yùn)用較少，還處于研發(fā)階段。
1、前語
2、漿料描摹和制備工藝對(duì)電極描摹特征的影響
3、微米和納米顆粒漿料根本描摹
4、拌和辦法和設(shè)備
4.1、流體剪切拌和
4.2、球磨拌和
4.3、超聲波拌和
5、渙散劑和外表活性劑的影響
6、漿料制備投料次序的影響
7、含石墨烯和CNT漿料的的特性
7.1、CNT
7.2、石墨烯
8、漿料特性與后續(xù)制備工藝的聯(lián)系
9、定論、總結(jié)與展望
1、前語
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池功能依賴于充電機(jī)充電蓄電池極片各組分的成分和性質(zhì)，包括電活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等。電極制備工藝決議電極的微觀描摹，也對(duì)錯(cuò)常重要的。電極制備技能的前進(jìn)不僅可以下降充電機(jī)充電蓄電池出產(chǎn)成本，并且可以提高充電機(jī)充電蓄電池容量和循環(huán)安穩(wěn)性。在學(xué)術(shù)界，許多辦法被測(cè)驗(yàn)用于鋰充電機(jī)充電蓄電池極片制備，比方化學(xué)氣相堆積、噴發(fā)堆積、激光堆積、旋轉(zhuǎn)涂布等。乃至有研討人員致力于開發(fā)由電活性顆粒、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑干粉混合物直接涂敷在集流體基體上，而不必液態(tài)漿料。一切這些辦法都還沒有商業(yè)運(yùn)用，本文也不做評(píng)論。
現(xiàn)在，大部分充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片出產(chǎn)都是在金屬集流體上涂敷電極漿料層，然后枯燥，枯燥極片再輥壓壓實(shí)。這些技能不僅在商業(yè)化出產(chǎn)上運(yùn)用，學(xué)術(shù)界也遍及選用，僅僅科研上一般選用逗號(hào)刮刀涂布。電極漿料制備都是電活性物質(zhì)、聚合物粘結(jié)劑，導(dǎo)電劑和溶劑一同拌和混合，表1是常見的商業(yè)化充電機(jī)充電蓄電池電極資料。有時(shí)，漿料工藝也需求參加一些混料輔佐添加劑，比方水基溶劑，往往需求添加渙散劑調(diào)理漿料的流變特性，以匹配涂布設(shè)備要求。
Table 1. Some commercially available materials for LIB - electrodes; source, brand names and sizes.
|
Material |
Brand |
Size (Dm) |
Available from |
|
Anode AM, Graphite |
RGPT100 |
1S-21 pm |
Targray,anode-active-materials |
|
Anode AM. Carbon |
TIMREX? KS6 |
3.4 pm |
Timcal, ERGY%20C65%20 &%2045.pdf |
|
Anode AM, Li4Ti5012 |
NANOMYTEfR) BEIO |
Clusters, 1.5-3 |jm Primaiy particles, 50-90 nm |
NE1 Corporation, |
|
Cathode AM. LiMri2〇4 |
NANOMYTE BE30 |
Clusters, 6-7 pm Primary particles, 30-50 nm |
|
|
Cathode AM, LiMnl 5Ni0 5O4 |
NANOMYTE SP-10 |
Clusters, S-7 jjm Primafy particles, 50-70 nm |
|
|
Cathode AM. LiNi〇.*Co〇.i5Al〇.〇s〇2 |
NANOMYTE BE 45 |
Clusters, 11-13 pm Primary particles, 50-70 nm |
|
|
Cathode AM, Li(NiMnCo)0； |
PLB-H5 |
8.0-12.0 jjm |
Limyi Gelon Lib Co., |
|
Cathode AM, LiCoO? |
XI ON |
?12 jjm |
L&F Material Co., Ltd, |
|
Cathode AM, Ni-Mg- Co oxide |
|
S-13 |jm |
BASFHEO NCMs Aerospace Oata_Sheet_sfs.pdf |
|
LiFeP04 |
|
?2 |jm |
MTI Co., |
|
C8 additive |
VULCAN XC-72 |
?50 nm |
Cabot Co.,carbon-biacks-for-elastomer-reinforcement/conductive |
|
C8 additive |
UF-G5 |
*6 |jm |
Showa Denko K.K, |
|
C6 additive |
HS100 |
-4S nm |
DENK1 KAGAKU KOGYO K.K., |
漿料制備技能，濕極片的枯燥和極片的輥壓壓實(shí)處理工藝參數(shù)操控電極微觀描摹，因而對(duì)電極功能影響巨大。其他，漿料的性質(zhì)也會(huì)影響電極出產(chǎn)工藝功能，從而影響設(shè)備的出產(chǎn)功率和終究的電極描摹，乃至整個(gè)充電機(jī)充電蓄電池的可運(yùn)用性。
2、漿料描摹和制備工藝對(duì)電極描摹特征的影響
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片具有雜亂的多孔結(jié)構(gòu)，包括活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒，它們經(jīng)過粘結(jié)劑連接在一同，并粘附在金屬集流體上。電極功能取決于各組分的功能和電極描摹，導(dǎo)電劑一般是各式各樣的碳導(dǎo)電資料顆粒，它還可以與活性物質(zhì)顆粒構(gòu)成互鎖，強(qiáng)化與集流體的粘結(jié)。抱負(fù)的電極顆粒涂層描摹如圖1所示，應(yīng)該是這樣的：
（i）活物質(zhì)顆粒細(xì)微均勻渙散沒有聚會(huì)，導(dǎo)電劑顆粒構(gòu)成薄層彌散成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并最很多地在集流體上互鎖連接活物質(zhì)顆粒。實(shí)踐上，導(dǎo)電劑顆粒一般為各式各樣的碳資料顆粒，最優(yōu)狀況可以考慮多標(biāo)準(zhǔn)特征的導(dǎo)電劑體系。粘結(jié)劑的效果是保證電極結(jié)構(gòu)的機(jī)械安穩(wěn)性，正極一般是PVDF基的聚合物。其他，電極還需求有滿足的孔洞，答應(yīng)電解液滲透到一切的活物質(zhì)顆粒。電極結(jié)構(gòu)特征也意味著活物質(zhì)與導(dǎo)電劑，與粘結(jié)劑的質(zhì)量比要盡可能高。
（ii）活物質(zhì)顆粒最好細(xì)微，保證充電機(jī)充電蓄電池有高的電流密度。傳統(tǒng)觀念以為活物質(zhì)顆粒內(nèi)部的鋰離子渙散決議充電機(jī)充電蓄電池倍率功能，小顆粒鋰離子渙散途徑短，可以提高電流特性和庫侖功率。近來，許多研討工作開始修訂傳統(tǒng)所承受的鋰離子渙散或鋰離子傳導(dǎo)觀念，并以為即便活物質(zhì)顆粒是微米標(biāo)準(zhǔn)，鋰離子的渙散也不是決議倍率功能的要害進(jìn)程。一起，提高鋰離子渙散速率現(xiàn)已被以為不是減小活物質(zhì)顆粒標(biāo)準(zhǔn)的唯一原因，減小顆粒標(biāo)準(zhǔn)可以提高充電機(jī)充電蓄電池倍率功能，現(xiàn)在呈現(xiàn)了其他兩種解釋，減小活物質(zhì)顆粒標(biāo)準(zhǔn)是：
a、活物質(zhì)顆粒電子電導(dǎo)率低所需求的。比方磷酸鐵鋰顆粒電導(dǎo)率約為10^-10 S/cm，而2微米的顆粒比電導(dǎo)率高于15微米顆粒，因而活物質(zhì)低電導(dǎo)率也要求顆粒越小越好，這樣電子和離子導(dǎo)電性都能提高，從而提高充電機(jī)充電蓄電池功率功能。
b、電極涂層描摹的需求，特別是導(dǎo)電組分?；钗镔|(zhì)顆粒合作導(dǎo)電劑顆粒，顆粒越小，理論上越有可能構(gòu)成彌散散布的薄層，完成導(dǎo)電劑均勻散布在活物質(zhì)顆粒外表。
（iii）以上分析標(biāo)明顆粒越小越好，因而，現(xiàn)在廣泛運(yùn)用微米、亞微米、納米顆?；钗镔|(zhì)。可是，這一起也面對(duì)一些應(yīng)戰(zhàn)或需求留意的當(dāng)?shù)兀?/span>
a、小顆粒特別是納米顆粒的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑比外表積大，當(dāng)正負(fù)極電勢(shì)在電解液熱動(dòng)力學(xué)安穩(wěn)窗口之外時(shí)，電解液溶劑更簡(jiǎn)單反響分解，在顆粒外表構(gòu)成薄層，它會(huì)阻撓鋰離子傳輸并耗費(fèi)電解液。
b、充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用進(jìn)程中，SEI膜繼續(xù)在電極活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒外表構(gòu)成，不斷耗費(fèi)鋰離子和電解質(zhì)。盡管SEI膜的厚度與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)，可是卻與顆粒外表積相關(guān)。納米顆粒的高比外表積更簡(jiǎn)單呈現(xiàn)問題。
c、再有一個(gè)阻撓納米資料運(yùn)用的問題就是納米顆粒振實(shí)密度較低，因而顆粒組成的電極涂層一般密度也較低。
這些問題促使活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化時(shí)需求歸納考慮電解液、顆粒資料特性和電極描摹。此外，從漿料制備工藝視點(diǎn)看，顆粒標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化也對(duì)錯(cuò)常重要的，由于小顆粒渙散困難，在漿猜中更簡(jiǎn)單發(fā)作聚會(huì)。
（iv）充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極一般厚度為40~300微米，誤差要求1~2微米。逗號(hào)刮刀和模頭揉捏涂布是最常用的電極制備工藝。極片涂層的厚度也是影響充電機(jī)充電蓄電池功能的一個(gè)重要因素，漿料濕涂層成為獲取均勻枯燥電極的先決條件。漿料是包括固體顆粒的懸浮液，不僅固體顆粒標(biāo)準(zhǔn)要小于涂層的厚度，粉體顆粒聚會(huì)體的標(biāo)準(zhǔn)也要小于濕涂層的厚度，不然電極功能會(huì)遭到影響，如圖2a所示。大顆粒聚會(huì)體也會(huì)引起揉捏涂布缺點(diǎn)，如圖2b所示。
除了粘度、粒度等參數(shù)外，其他更多參數(shù)會(huì)影響涂布工藝進(jìn)程，比方涂層的厚度就很重要，涂層越厚越簡(jiǎn)單呈現(xiàn)厚度不均勻性和涂層小孔缺點(diǎn)（圖2d）。
（v）導(dǎo)電劑在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片中構(gòu)成導(dǎo)電通路，這就要求導(dǎo)電劑在漿猜中均勻散布（微觀混合），并對(duì)活物質(zhì)顆粒構(gòu)成包覆（微觀混合）。導(dǎo)電劑渙散布不僅僅取決于拌和工藝，一起也與導(dǎo)電劑自身特性有關(guān)。多種碳導(dǎo)電資料可以安穩(wěn)漿料，阻撓漿料發(fā)作偏析（沉降和聚會(huì)），堅(jiān)持均勻共同的漿料。因而，制備最優(yōu)的漿料一方面與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，另一方面也遭到導(dǎo)電劑部分性質(zhì)的影響。
漿料混合不充沛時(shí)，所制備的電極描摹就像圖1b所示，活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒聚會(huì)，粘結(jié)劑構(gòu)成相對(duì)較大球狀物，這樣活物質(zhì)不能徹底結(jié)實(shí)互鎖，也沒有良好的鋰離子通道，部分導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑底子沒有起到效果。因而，這樣的電極功能也差。漿料制備應(yīng)該微觀充沛混合，導(dǎo)電劑包覆活物質(zhì)，構(gòu)成如圖1a所示電極結(jié)構(gòu)。要制備好的電極，枯燥也很重要，不適宜的枯燥辦法可能會(huì)導(dǎo)致電極描摹缺點(diǎn)?？墒亲钍滓挠斜匾苽浜玫臐{料，細(xì)微顆粒漿料的制備是吃力，困難并且工藝時(shí)刻長(zhǎng)，微米顆粒和部分納米顆粒等小顆粒簡(jiǎn)單構(gòu)成非均勻結(jié)構(gòu)的漿料，在制備中呈現(xiàn)分層團(tuán)簇。因而，漿料制備進(jìn)程，需求考慮活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒的標(biāo)準(zhǔn)、描摹、密度等很多參數(shù)。
3、微米和納米顆粒漿料根本描摹
渙散之后，粉末構(gòu)成漿料，其間顆粒團(tuán)簇懸浮在溶劑中。這些團(tuán)簇有兩種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：大聚會(huì)體（Agglomerate）和小聚團(tuán)體（Aggregate，二次顆粒），如圖3所示。大聚會(huì)體是由小聚團(tuán)體組成的，而小聚團(tuán)體（二次顆粒）是由一次顆粒構(gòu)成的。小聚團(tuán)體之間由弱的范德華力結(jié)合成大聚會(huì)體，一次顆粒之間靠更強(qiáng)的力（一般為靜電力）構(gòu)成二次顆粒。在文獻(xiàn)中，大聚會(huì)體一般稱為軟聚會(huì)，小聚團(tuán)體稱為硬聚會(huì)。
表1可見，一般市售活物質(zhì)粉體顆粒標(biāo)準(zhǔn)為2-10微米，構(gòu)成大聚會(huì)體標(biāo)準(zhǔn)為50-90微米。漿料制備中，粉體渙散，標(biāo)準(zhǔn)減小，前面提到，顆粒標(biāo)準(zhǔn)越小電化學(xué)功能越好。因而，漿料制備工藝的意圖為：
a、渙散活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒聚會(huì)體；
b、最終再減小活物質(zhì)和導(dǎo)電劑二次顆粒標(biāo)準(zhǔn)；
c、構(gòu)成最適宜的活物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑彼此之間的排布辦法；
d、堅(jiān)持漿料最優(yōu)結(jié)構(gòu)和成分安穩(wěn)性，避免沉降和聚會(huì)等成分偏析。
以上方針經(jīng)過適宜的拌和工藝完成，包括適宜的投料次序，添加適宜的外表活性劑，適宜的漿料溶劑，適宜的拌和設(shè)備等。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料對(duì)錯(cuò)平衡態(tài)的，活物質(zhì)和導(dǎo)電劑跟著時(shí)刻趨向于發(fā)作聚會(huì)，安穩(wěn)性需求高分子量長(zhǎng)鏈粘結(jié)劑堅(jiān)持。
4、拌和辦法和設(shè)備
渙散顆粒團(tuán)簇的漿料制備工藝與固體顆粒損壞工藝相似，由于兩者都需求施加相同類型的應(yīng)力。聚會(huì)體靠范德華力結(jié)合，二次顆?？快o電力結(jié)合，這些力都小于固體顆粒晶體之間的效果力，因而拌和渙散需求的應(yīng)力強(qiáng)度更小些，故用于固體顆粒損壞的設(shè)備和工藝徹底滿足用于漿料制備。剪切流體活動(dòng)和超聲波拌和常常用于漿料制備。渙散設(shè)備可以分為兩類：第一類拌和設(shè)備，經(jīng)過固體研磨，剪切力效果在團(tuán)簇上完成物質(zhì)渙散，如拌和球磨；第二類設(shè)備，經(jīng)過液體前言施行剪切力，如依據(jù)流體力學(xué)的剪切拌和機(jī)，圓盤球磨機(jī)，3輥球磨機(jī)，捏合機(jī)，超聲波均質(zhì)機(jī)。各類拌和機(jī)設(shè)備示意圖如圖4所示。
捏合機(jī)和三輥球磨機(jī)常用于高固含量和高粘度漿料的渙散，根本在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料制備中不運(yùn)用。圓盤球磨也很少用于充電機(jī)充電蓄電池漿料制備。這兩類拌和機(jī)剪切應(yīng)力強(qiáng)度與渙散處理的團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。流體活動(dòng)剪切拌和發(fā)作的剪切力與團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)沒有相關(guān)，球磨發(fā)作的剪切力與團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)成反比，各類拌和剪切力與團(tuán)部標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系如圖5所示。
因而，除超聲波拌和外，球磨拌和機(jī)渙散功率比其他渙散設(shè)備更高。由不同拌和辦法渙散的氧化鋁粉末漿料的最小團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)和拌和渙散比能量的聯(lián)系如圖6所示。揭露宣布的專利和鋰離子漿料拌和設(shè)備廠家供給的資料標(biāo)明，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料工業(yè)化出產(chǎn)工藝首要依據(jù)流體力學(xué)剪切拌和辦法，球磨拌和也用于充電機(jī)充電蓄電池漿料出產(chǎn)。
4.1、流體剪切拌和
此類拌和機(jī)首要有低能量磁力拌和器/溶解器，轉(zhuǎn)筒式拌和機(jī)，高能均質(zhì)機(jī)，渦輪拌和機(jī)，靜態(tài)拌和機(jī)等，漿料制備往往運(yùn)用流體力學(xué)所發(fā)作的剪切力，由活動(dòng)剪切速率、團(tuán)簇截面面積、流體動(dòng)力學(xué)粘度操控。漿料制備一般包括兩個(gè)進(jìn)程：團(tuán)簇的破碎和懸浮聚會(huì)體的重組。
團(tuán)簇破碎是一個(gè)雜亂的進(jìn)程，包括三種途徑：磨蝕、開裂、打碎，如圖7所示。團(tuán)簇破碎詳細(xì)依托顆粒-顆粒彼此效果，漿料溶劑-顆粒彼此效果，以及最首要的剪切力，而剪切力又取決于溶劑的粘度和運(yùn)動(dòng)速度。磨蝕一般在能量較低時(shí)發(fā)作，小碎片依托磨蝕效果漸漸從大聚會(huì)體剪切下來。當(dāng)拌和能量高時(shí)，團(tuán)簇發(fā)作開裂切割成幾個(gè)部分。打碎是開裂的一種特殊改動(dòng)方法，這種狀況下團(tuán)簇一起切割成很多的小碎片。聚會(huì)體的重組相關(guān)的參數(shù)有顆粒-顆粒彼此效果，漿料溶劑-顆粒彼此效果，以及漿料固含量。
團(tuán)簇的重組和渙散速度的平衡主導(dǎo)漿猜中團(tuán)簇的平衡標(biāo)準(zhǔn)，存在一個(gè)臨界標(biāo)準(zhǔn)，在這標(biāo)準(zhǔn)之下團(tuán)簇渙散速度很小。現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，適宜處理時(shí)刻和拌和能量下，經(jīng)過流體力學(xué)剪切拌和所制備的漿料，聚會(huì)體的標(biāo)準(zhǔn)不可能小于100納米，因而只有當(dāng)一次顆粒標(biāo)準(zhǔn)不小于100納米時(shí)，這種拌和才有可能徹底渙散粉體直至一次顆粒標(biāo)準(zhǔn)。納米顆粒的徹底渙散不可能完成。而當(dāng)運(yùn)用Ramond高速拌和機(jī)時(shí)，中等標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)簇渙散至40-60納米也是可能的。其他，外表活性劑也能改動(dòng)聚會(huì)體組合和渙散的平衡，使?jié){料團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)更小。
最終，漿料制備時(shí)，對(duì)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片描摹而言，最重要的是漿料重新組合的聚會(huì)體往往比原始活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇更細(xì)密，孔隙率更低。而電極功能又與涂層孔隙率密切相關(guān)，一方面高強(qiáng)度拌和可以愈加充沛渙散活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇，但另一方面高強(qiáng)度拌和又會(huì)下降粘結(jié)劑分子量而改動(dòng)其初始的粘結(jié)特性，使之無法堅(jiān)持漿料結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，因而，拌和強(qiáng)度的優(yōu)化挑選也需求平衡顆粒渙散特性和堅(jiān)持漿料結(jié)構(gòu)安穩(wěn)特性之間的彼此影響。
現(xiàn)在市售的正負(fù)極資料標(biāo)準(zhǔn)一般為微米等級(jí)，或許盡管一次顆粒是納米等級(jí)的，但質(zhì)料粉體自身也是由納米一次顆粒組成微米級(jí)二次顆粒，因而，依據(jù)流體力學(xué)的剪切渙散拌和技能是最廣泛運(yùn)用的?？墒?，這種渙散技能不能徹底渙散納米顆粒，強(qiáng)度太高又會(huì)打斷粘結(jié)劑分子鏈，因而，實(shí)踐出產(chǎn)中是否挑選這種拌和辦法需求依據(jù)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的細(xì)度以及粘結(jié)劑性質(zhì)決議。
4.2、球磨拌和
球磨拌和也常常用于充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料的制備，和依據(jù)流體力學(xué)的拌和辦法一樣，球磨工藝的渙散才能由團(tuán)簇破碎和聚會(huì)體重組的速度平衡決議，這種平衡與粉體顆粒的性質(zhì)有關(guān)，也會(huì)遭到外表活性劑添加而改動(dòng)。
在球磨工藝中，粉末顆粒閱歷很多的外表上和體積上改動(dòng)，這種改動(dòng)可能直至資料的機(jī)械化學(xué)改變（如碳納米管可能割裂，它們的長(zhǎng)寬比和結(jié)構(gòu)都發(fā)作改動(dòng)）。并且顆粒之間，粉體與渙散介質(zhì)（溶劑和粘結(jié)劑）之間，乃至粉體和磨球之間都可能發(fā)作反響，磨球磕碰以及部分流體高剪切湍流也會(huì)構(gòu)成粘結(jié)劑分子量的割裂。
一切的機(jī)械化學(xué)改動(dòng)在漿料球磨工藝中都觀察到并有相關(guān)研討。研討標(biāo)明球磨引起的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑改動(dòng)可能對(duì)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池極片功能有利，可是這也會(huì)危害活物質(zhì)和導(dǎo)電劑初始特性。并且球磨工藝一般很雜亂并具彼此對(duì)立的特色，比方球磨會(huì)危害低倍率功能而增強(qiáng)高倍率功能。
總歸，與依據(jù)流體力學(xué)拌和工藝比較，球磨工藝供給更小的活物質(zhì)和導(dǎo)電劑團(tuán)簇標(biāo)準(zhǔn)，一起也會(huì)損壞活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒描摹。當(dāng)活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒自身描摹對(duì)電極功能有利時(shí)，球磨工藝并不好。
4.3、超聲波拌和
現(xiàn)在，由于瞬時(shí)的聲空化效應(yīng)，超聲波被用于微觀標(biāo)準(zhǔn)的拌和。這種效應(yīng)在適當(dāng)高的超聲強(qiáng)度下發(fā)作，微觀氣泡很多構(gòu)成和成長(zhǎng)，當(dāng)氣泡標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)某一臨界值，氣泡成長(zhǎng)速率快速添加，然后瞬間氣泡破裂，構(gòu)成沖擊波，這種氣泡破裂幾乎是絕熱的，因而這會(huì)構(gòu)成部分的高溫高壓。
超聲拌和發(fā)作的其他一個(gè)進(jìn)程是液體的微觀活動(dòng)?？栈瘹馀轁舛纫园l(fā)作器為中心沿軸線逐漸下降，氣泡向低濃度區(qū)域渙散帶動(dòng)液體活動(dòng)，活動(dòng)速度高達(dá)2m/s。這種流體活動(dòng)足以供給充沛的拌和效果，無需添加額定的設(shè)備。
相對(duì)較低的超聲波頻率有利于漿料制備。一般在更低的輸入能量條件下，超聲波拌和可以到達(dá)與依據(jù)流體力學(xué)技能的拌和相同的效果（如圖6所示）。超聲波技能和球磨結(jié)合，以及添加外表活性劑的超聲波拌和特別有利漿料制備。
超聲波拌和技能的特色標(biāo)明有可能在低溶劑含量條件下完成漿料顆粒均勻渙散，這種高固含量技能也愈加節(jié)能。就充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料而言，高固含量也是有利的，由于固含量低漿料更簡(jiǎn)單發(fā)作沉降，導(dǎo)致活物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的不均勻散布，在極片枯燥進(jìn)程中也會(huì)導(dǎo)致沿極片厚度方向孔散布不均勻。漿料固體沉降到底部，會(huì)集在集流體的鄰近，這也會(huì)約束鋰離子在此區(qū)域 的傳輸。高固含量時(shí)，極片枯燥時(shí)刻短，不期望的活物質(zhì)散布改動(dòng)，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的不均勻散布改動(dòng)也小，相同可以添加極片涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
一個(gè)需求留意的問題就是高強(qiáng)度超聲波效果下可能呈現(xiàn)化學(xué)反響。尤其在水基漿猜中，超聲波效果是否會(huì)發(fā)作H，OH，O和HO2等自由基，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料超聲波渙散時(shí)，聚合物粘合劑分子鏈?zhǔn)欠耖_裂，粘合劑是否與活物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒反響。常用的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料粘結(jié)劑甲基纖維素鈉，聚丙烯酸和聚乙烯醇等超聲效果下簡(jiǎn)單發(fā)作聚合反響，而聚合物粘結(jié)劑分子鏈長(zhǎng)度是操控電極描摹特征的重要參數(shù)，它們可以堅(jiān)持極片結(jié)合強(qiáng)度，消除電化學(xué)進(jìn)程中的活物質(zhì)體積改動(dòng)的影響。超聲波拌和技能運(yùn)用較少，還處于研發(fā)階段。
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