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（2）
2017-9-8 10:09:21??????點(diǎn)擊：
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5、渙散劑和外表活性劑的影響
外表活性劑在漿料制備中對(duì)顆粒聚會(huì)的渙散有重要的影響。它們一般經(jīng)過(guò)兩種辦法阻撓顆粒聚會(huì)，使活物質(zhì)和導(dǎo)電劑更好混合，漿料愈加均勻。
（1）顆粒聚會(huì)體的渙散由顆粒外表和漿料溶劑的觸摸角操控，觸摸角取決于顆粒資料與溶劑的彼此效果，其值越小,溶劑對(duì)顆粒外表的效果力越大，粉體渙散效果則越好。外表活性劑減小觸摸角，縮小聚會(huì)體內(nèi)部效果力和顆粒-溶劑效果力的差值，因此利于聚會(huì)體渙散。即便外表活性劑下降觸摸角至0，但這一熱動(dòng)力學(xué)條件并不會(huì)消除粉體渙散所需求的激活能，因此聚會(huì)體的渙散依舊決議于拌和輸入能量強(qiáng)度。
（2）漿猜中，終究的聚會(huì)體尺度、活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的散布狀況、漿料的均勻性和團(tuán)簇的描摹也是顆粒重組進(jìn)程所操控的，這個(gè)重組是由彼此碰撞的團(tuán)簇之間的吸引力所構(gòu)成的。外表吸附改動(dòng)團(tuán)簇內(nèi)部的效果力，陰離子或陽(yáng)離子外表活性劑經(jīng)過(guò)靜電力效果阻撓團(tuán)簇兼并，一起也會(huì)構(gòu)成空間位阻。
已有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)經(jīng)過(guò)向漿料添加外表活性劑進(jìn)步活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的混合效果和充電機(jī)充電蓄電池功能。如文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了外表活性劑輔佐拌和工藝（襯底誘發(fā)凝結(jié)，substrate induced coagulation，SIC）。 SIC工藝按照活物質(zhì)顆粒吸收才干嚴(yán)格操控添加量，向活物質(zhì)懸浮液中參加外表活性劑，這可以使細(xì)微的導(dǎo)電劑顆粒均勻散布在較大的活物質(zhì)顆粒外表上。 外表活性劑（明膠或聚乙烯醇）對(duì)導(dǎo)電劑具有很強(qiáng)的親合力，因此導(dǎo)電劑均勻散布在活物質(zhì)外表上。這樣所制作的電極功能得到改進(jìn)。
如果活物質(zhì)納米顆粒比導(dǎo)電劑還小，也可以選用相似的辦法。將高長(zhǎng)寬比導(dǎo)電劑（碳納米管，CNT）與粘合劑溶液（聚丙烯酸，PAA）混合，CNT被粘合劑分子圍住。隨后，將納米活物質(zhì)顆粒參加到被PAA圍住的導(dǎo)電劑懸浮液中，活物質(zhì)顆粒將均勻地粘附在導(dǎo)電劑外表上（該工藝被稱為聚合物輔佐拼裝）。該辦法具體示意圖如圖8a所示，由圖8（b）可見(jiàn)，所制備的電極的功能優(yōu)異。
如上所述，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極漿料不只含有固體部分（活物質(zhì)/導(dǎo)電劑）、溶劑和外表活性劑（并非一切漿料都有），并且還有溶解的聚合物（粘合劑）。并且，粘合劑對(duì)活物質(zhì)/導(dǎo)電劑的渙散進(jìn)程發(fā)生重要影響。首要，粘合劑常與活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表彼此效果，經(jīng)過(guò)空間位阻或靜電效果阻撓活物質(zhì)/導(dǎo)電劑二次顆粒的兼并和聚會(huì)，這個(gè)進(jìn)程取決于粘合劑和活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表性質(zhì)。粘合劑可以下降觸摸角，利于漿料溶液潮濕活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表。因此，溶解的粘合劑也相似于外表活性劑。因?yàn)閷?dǎo)電劑/粘合劑漿料的毛細(xì)效果，具有低觸摸角的粘合劑溶液還有助于枯燥時(shí)在相鄰活物質(zhì)顆粒之間構(gòu)成粘合劑/導(dǎo)電劑彼此混合的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，這些通路進(jìn)步了活物質(zhì)顆粒間的電導(dǎo)率，然后進(jìn)步了電極的功能和循環(huán)壽數(shù)。第二，粘合劑溶液的彈性性質(zhì)對(duì)拌和進(jìn)程具有顯著的影響，特別是流體剪切應(yīng)力拌和。第三，粘合劑聚合物鏈可以彼此效果構(gòu)成彼此銜接的網(wǎng)絡(luò)，然后導(dǎo)致顆粒聚集體或構(gòu)成絮凝漿料。粘合劑改動(dòng)活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表與漿料溶劑的彼此效果，這可以使活物質(zhì)/導(dǎo)電劑顆粒聚合，或許相反地，也可以有助于活物質(zhì)/導(dǎo)電劑粉末的渙散，這要害取決于粘結(jié)劑的特性。
現(xiàn)在，因?yàn)樗扔袡C(jī)溶劑廉價(jià)，不易燃和環(huán)境安全，在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池漿料出產(chǎn)中傾向于運(yùn)用水基溶劑漿料。水做溶劑就需求水溶性粘合劑，因?yàn)镻VDF這種粘合劑及其溶劑（NMP）存在安全問(wèn)題，所以防止運(yùn)用最常見(jiàn)的PVDF粘合劑（需求非水溶劑）確實(shí)是有利的。還有報(bào)導(dǎo)稱，與運(yùn)用非水性漿料制備的電極比較，用水基漿料制備的電極粘合劑散布更均勻（因此具有更好的功能）。此外，水溶性粘合劑關(guān)于高容量Si基負(fù)極是優(yōu)選。
水性劑的具體特征就是許多活物質(zhì)/導(dǎo)電劑資料對(duì)水的親和力低，特別是硅基資料和石墨類導(dǎo)電劑。要處理這個(gè)問(wèn)題，一般選用一類粘結(jié)劑，它們?cè)诨钗镔|(zhì)/導(dǎo)電劑的外表是活性的，這類粘結(jié)劑包含聚丙烯酸酯，明膠，殼聚糖/殼聚糖衍生物，纖維素/纖維素衍生物，藻酸鹽等。據(jù)報(bào)導(dǎo)，這些粘合劑阻撓活物質(zhì)/導(dǎo)電劑聚會(huì)，并且經(jīng)過(guò)削減觸摸角來(lái)堅(jiān)持活物質(zhì)/導(dǎo)電劑粉末渙散。粘合劑輔佐效果下溶劑浸透進(jìn)入粉末聚會(huì)內(nèi)部也對(duì)團(tuán)簇分化發(fā)生了重要的影響。浸透可以在兩個(gè)相反的方向上起效果：它可以使團(tuán)簇細(xì)密化，添加聚簇對(duì)渙散的阻力；另一方面，又可能有利于削減聚集體的整體內(nèi)聚力而添加渙散性，這首要依據(jù)粘合劑溶液的粘度和粘合劑與活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表彼此效果的特性決議。粘合劑溶液并不總是對(duì)所用活物質(zhì)都有好的渙散才干。在許多情況下，外表活性劑/渙散劑的運(yùn)用進(jìn)步了活物質(zhì)/導(dǎo)電劑漿料的渙散性和均勻性。可是，外表活性劑可能會(huì)存在問(wèn)題。榜首個(gè)問(wèn)題是外表活性劑在漿料枯燥后依然存在于活物質(zhì)/導(dǎo)電劑外表，因此可能危害電極導(dǎo)電性，這種情況下，運(yùn)用在電極枯燥進(jìn)程中會(huì)消失的揮發(fā)性外表活性劑（例如乙醇）是有利的。第二個(gè)問(wèn)題是許多用于水性漿猜中的陰離子/陽(yáng)離子外表活性劑/渙散劑可能引起鋁集流體的腐蝕。
總歸，外表活性劑可以顯著改進(jìn)漿料均勻性，并且與料制備技能相結(jié)合增強(qiáng)活物質(zhì)/導(dǎo)電劑混合程度。一起，外表活性劑的挑選也要當(dāng)心，外表活性劑殘留物可能危害電極功能。
6、漿料制備投料次序的影響
據(jù)報(bào)導(dǎo)，由相同的活物質(zhì)，導(dǎo)電劑和粘合劑制備的電極的功能與電極漿料的混合投料次序顯著相關(guān)，這在具有各種活物質(zhì)，導(dǎo)電劑和粘合劑的不同的正、負(fù)極漿猜中得到證實(shí)，一些實(shí)例如圖9所示。如果運(yùn)用不粘稠的溶劑開端拌和進(jìn)程（粘結(jié)劑多步拌和中的第二步和第三步添加），并逐漸參加固體組分，數(shù)值模仿證明了多進(jìn)程拌和的優(yōu)點(diǎn)（參見(jiàn)圖10a）。圖10b標(biāo)明，關(guān)于不同形狀和尺度的活物質(zhì)顆粒，一步法拌和制備的電極比兩步和多步制備的電極電導(dǎo)率更低。一起，一切的兩步和多步拌和工藝的電極都具有相似電導(dǎo)率。
電極的電導(dǎo)率和粘合劑散布取決于活物質(zhì)的形狀和尺度，更大程度上取決于拌和工藝改動(dòng)。與一步法比較，多步法2（multi-step 2）添加了由小多面體活物質(zhì)顆粒制成的電極的電導(dǎo)率（1.35倍）。一起，如果多面體狀活物質(zhì)變?yōu)榱⒎襟w狀活物質(zhì)，制備工藝相一起電極的電導(dǎo)率也會(huì)添加（1.30倍）（見(jiàn)圖10b）。這說(shuō)明，為了正確比較不同工藝的成果，評(píng)論漿料混合次序的影響時(shí)，AM顆粒的形狀也要考慮在內(nèi)。漿料制備進(jìn)程次序的改動(dòng)導(dǎo)致制備的電極形狀改動(dòng)，這又會(huì)影響電極功能，這種工藝改動(dòng)可以用作電極功能優(yōu)化的有力辦法。電極層描摹改進(jìn)包含活物質(zhì)與導(dǎo)電劑散布狀況的改動(dòng)，活物質(zhì)/導(dǎo)電劑與粘合劑散布狀況的改動(dòng)，電極層孔結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，及其歸納改動(dòng)。此刻，特別要注意粘合劑溶解度和粘合劑與渙散粉末外表的彼此效果對(duì)漿料組分的散布狀況起要害效果。因此，關(guān)于不同的漿料（不同的導(dǎo)電劑，不同的活物質(zhì)，不同的粘合劑和不同的溶劑），最佳拌和工藝也是不同的。
文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)證明了漿料制備進(jìn)程序列改動(dòng)的潛力。漿料組分為石墨粉（活物質(zhì)），導(dǎo)電劑和PVDF，NMP用作漿料溶劑時(shí)，選用兩種不同的進(jìn)程次序制備漿料：榜首種辦法為將活物質(zhì)和導(dǎo)電劑在NMP中渙散，然后將粘合劑溶解在制備好的活物質(zhì)/導(dǎo)電劑/NMP漿猜中；另一種辦法是將導(dǎo)電劑渙散到預(yù)先制備好的PVDF/NMP溶液中，然后將活物質(zhì)粉末渙散到導(dǎo)電劑/PVDF/NMP漿猜中（圖9b）。作者將這兩種漿料制備的負(fù)極的循環(huán)壽數(shù)差異與這些電極層的機(jī)械功能的差異相關(guān)起來(lái)。由兩種漿料制備的電極具有相似的導(dǎo)電性，可是具有不同的楊氏模量，并且第二種辦法中制備的電極的楊氏模量較低（電極層剛性較差）。因?yàn)镻VDF/NMP溶液的粘度顯著高于NMP溶液的粘度，所以粘性的PVDF/NMP浸透到活物質(zhì)團(tuán)簇內(nèi)并在活物質(zhì)漫延，這就呈現(xiàn)了問(wèn)題。
這一假設(shè)與在旋轉(zhuǎn)葉輪粉末渙散進(jìn)程中的規(guī)則共同，剪切速率越大，渙散粉末團(tuán)簇的終究尺度越小。大局剪切速率G可由式（1）表明：
其間，T代表葉輪轉(zhuǎn)矩，ω代表葉輪的角速度，μ代表動(dòng)態(tài)粘度，V代表聚集體的體積。因此，粘度越小，剪切速率越大。如果溶劑的粘度高，則在枯燥時(shí)難以將活物質(zhì)顆粒分隔，并將粘結(jié)劑渙散到一切活物質(zhì)顆粒的外表。成果，PVDF分子首要與外部活物質(zhì)顆粒外表觸摸，枯燥后聚合物鏈沒(méi)有沿一切活物質(zhì)顆粒外表延展。因此，粘合劑不會(huì)固化在孔內(nèi)，并且大部分在顆粒外部糾纏在一起，因此電極機(jī)械拉伸功能有限，并伴隨著活物質(zhì)鋰化/脫鋰進(jìn)程的應(yīng)力。因此，電極層也顯示出很大的剛度。與此相反，將活物質(zhì)/導(dǎo)電劑渙散在低粘度NMP的進(jìn)程中，粉末聚會(huì)體較小，然后在PVDF添加時(shí)，粘合劑自在擴(kuò)展到活物質(zhì)顆粒外表上，粘合劑分子浸入活物質(zhì)孔隙內(nèi)。因此，粘合劑分子與活物質(zhì)顆粒具有更多的觸摸，留下額定的自在空間吸收拉伸負(fù)荷，和在接連的鋰化/脫鋰循環(huán)時(shí)發(fā)生的應(yīng)力負(fù)荷。還有報(bào)導(dǎo)稱，PVDF分子在漿料制備之后構(gòu)成相對(duì)較大和別離的網(wǎng)狀線，漿料靜置七天后，粘合劑沿著漿料渙散（參見(jiàn)圖11）。這說(shuō)明PVDF均勻散布是一個(gè)緩慢的進(jìn)程，聚合物實(shí)際上在拌和進(jìn)程中不能均勻散布在一切的粉末外表。
Lee等人的作業(yè)研討了其他活物質(zhì)組分,作者研討了漿料制備進(jìn)程次序?qū)iCoO2 /導(dǎo)電劑/PVDF電極功能的影響（NMP用作漿料溶劑）。比較了兩種不同的制備進(jìn)程次序：榜首種辦法將干粉預(yù)混合的活物質(zhì)/導(dǎo)電劑粉末渙散在PVDF/NMP溶液中，而第二個(gè)種辦法將相同的活物質(zhì)/導(dǎo)電劑混合物渙散在較稠的PVDF/NMP溶液中（PVDF+NMP整體積的2/5），然后用剩余的NMP稀釋得到的漿料（分三步，每步參加NMP整體積的1/5）。第二種辦法完成了更好的功能（見(jiàn)圖9a）。作者以為經(jīng)過(guò)首要將活物質(zhì)/導(dǎo)電劑混合物渙散在較稠的PVDF/NMP溶液中完成了更均勻的導(dǎo)電劑散布，使電極導(dǎo)電性添加。在制備其它氧化物類活物質(zhì)， Li2.2V3O8 /CB/PMMA[乙酸乙酯+碳酸亞乙酯]漿料的情況下，具有相似的效果（如果漿料制備從較稠的溶劑開端，即如果從一開端就添加了粘合劑，則具有更好的電極功能）。
因此，綜上所述可以得出定論，制備進(jìn)程次序的改動(dòng)會(huì)依據(jù)組分的性質(zhì)而具有不同的效果：
?在石墨/ 導(dǎo)電劑/ PVDF漿料的情況下，如果首要運(yùn)用較稀的溶劑進(jìn)行渙散，則會(huì)構(gòu)成更好的粘合劑散布結(jié)構(gòu)。
?在[Li1.2V3O8或LiCoO2] / 導(dǎo)電劑/ [PVDF或PMMA]漿料的情況下，如果開始溶劑較稠，則會(huì)構(gòu)成更好的粘合劑散布。
因?yàn)椴煌拿枘「膭?dòng)，電極功能得到進(jìn)步，這存在兩種解說(shuō)：榜首，假設(shè)電極電導(dǎo)率的進(jìn)步（因?yàn)楦玫幕钗镔|(zhì)/導(dǎo)電劑混合）是功能進(jìn)步的原因，當(dāng)電流密度較高時(shí)，其效果是最顯著，如圖9a所示。第二，描摹改動(dòng)與電極機(jī)械功能的改進(jìn)有關(guān)，而電極電導(dǎo)率沒(méi)有顯著改動(dòng)。由制備進(jìn)程的次序改動(dòng)引起的兩種類型的電極功能改動(dòng)取決于漿猜中活物質(zhì)-導(dǎo)電劑-粘合劑-溶劑彼此效果，不只與活物質(zhì)，導(dǎo)電劑和粘合劑自身性質(zhì)有關(guān)，還可以取決于特定的活物質(zhì) / 導(dǎo)電劑 /粘合劑組合。
目前，先將漿料組分進(jìn)行預(yù)先干粉混合（活物質(zhì)/導(dǎo)電劑、活物質(zhì)/粘結(jié)劑，以及活物質(zhì)/導(dǎo)電劑/粘合劑），然后將這些混合粉體渙散到溶劑（或粘合劑溶液）中，這成為一種趨勢(shì)。許多研討報(bào)導(dǎo)干混工藝，再參加溶劑（或粘合劑溶液）和混合粉末的預(yù)先渙散往往對(duì)電極終究功能發(fā)生活躍的影響。
經(jīng)過(guò)預(yù)先干混，改進(jìn)電極功能有兩個(gè)途徑：
（1）AM（活物質(zhì)） / CB （導(dǎo)電劑）/粘合劑混合粉體的干混。這種辦法的突出特點(diǎn)是PVDF粉末對(duì)CB的親和力顯著高于PVDF對(duì)AM的親和力，因此實(shí)際上首要構(gòu)成了CB / PVDF混合相，然后AM顆粒聚會(huì)體渙散并被導(dǎo)電粘合劑混合相分隔開（見(jiàn)圖12a）。在進(jìn)一步的粉末渙散中，漿料堅(jiān)持圖12a所示的結(jié)構(gòu)即渙散AM顆粒被CB /粘合劑混合物分隔開，并且枯燥后依然堅(jiān)持如此描摹。這使電極具有更高的導(dǎo)電性和更好的其他功能。AM / CB /粘合劑混合物的干粉混合渙散，所制備的電極比高能渙散電極功能更好（參見(jiàn)圖12b），因?yàn)槟芰刻邥?huì)損壞的干混混合物的精細(xì)散布結(jié)構(gòu)。
（2）第二個(gè)辦法是AM / CB（無(wú)聚合物粘合劑）的干混，然后將所得混合物渙散到粘合劑溶液中。以這種辦法制備的電極的功能與AM和CB的混合密切相關(guān)，它們添加了AM顆粒的電子傳導(dǎo)通路?？墒牵珹M / CB的彼此觸摸可能具有雜亂的特性。據(jù)報(bào)導(dǎo)，在AM / CB的高強(qiáng)度混合進(jìn)程中，AM顆粒被薄碳層掩蓋，相似于碳涂層，由化學(xué)鍍碳構(gòu)成，示例見(jiàn)圖13。一般，這種電鍍基本上改進(jìn)了正極功能（大部分正極AM具有低導(dǎo)電性）?？墒?，在CB量缺乏的情況下，因?yàn)闃?gòu)成圖13中所示的AM / [CB層] / [粘合劑層]分層結(jié)構(gòu)，電極的導(dǎo)電性也可能很低。
干混后電極功能的改進(jìn)與AM電子通路的添加有關(guān)，這是AM / CA混合愈加均勻所造成的，較小的CA顆粒在較大AM顆粒外表均勻散布。這種電子通路的改進(jìn)與混合次序形式有關(guān)，但這種聯(lián)系及其雜亂。并且，低能量混合的效果不顯著（例如，報(bào)導(dǎo)稱強(qiáng)力球磨混合器比缽和杵手動(dòng)研磨混合更有用），超強(qiáng)混合一般也具有負(fù)效果，這是因?yàn)锳M / CB質(zhì)料粉末存在CB聚會(huì)，漿料制備進(jìn)程中由AM / CB粉末“過(guò)共混”導(dǎo)致AM聚會(huì)（見(jiàn)圖14）。
值得注意的是，AM / CB粉末電導(dǎo)率的添加不能確保進(jìn)步終究電極功能。高能量粉末拌和機(jī)（Nobilta）所制備的AM / CA粉末混合物具有比低能量旋轉(zhuǎn)鼓式拌和機(jī)更好的導(dǎo)電性，可是用Nobita混合的AM / CB粉末所制備的電極的導(dǎo)電性顯著低于旋轉(zhuǎn)鼓式拌和機(jī)處理的AM / CB粉末所制備的電極（圖15）。 別的，只要當(dāng)所選用的混合程序適宜特定的AM / CB性質(zhì)時(shí)，干粉預(yù)處理才有助于取得更好的CA散布和電極功能，不然，預(yù)干混反而可能危害終究的電極功能。
7、含納米碳、石墨和CNT漿料的的特性
近年來(lái)，石墨烯基和碳納米管（CNT）資料完成運(yùn)用不斷添加。 該類資料常用作導(dǎo)電添加劑、負(fù)極活性資料，以及用作鋰-空氣充電機(jī)充電蓄電池的正極基底。這就需求處理含納米碳資料（CCM）的漿料的問(wèn)題，并開發(fā)適宜的渙散技能。
7.1、CNT
CNT首要用作導(dǎo)電添加劑，導(dǎo)電劑顆粒的長(zhǎng)寬比越大，為了堅(jiān)持絕緣基體和導(dǎo)電顆粒組成的復(fù)合資料的導(dǎo)電性，所需求的導(dǎo)電添加劑體積分?jǐn)?shù)越小。因此，CNT和碳納米纖維（CNF）導(dǎo)電劑是十分適宜電極組分，因?yàn)閷?dǎo)電劑體積分?jǐn)?shù)越小，活物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)就越大，電極的能量密度就越高。許多研討者受此啟示，致力于在電極配方中選用這些高長(zhǎng)寬比導(dǎo)電劑。CNT和/或CNF基的資料被成功地用作導(dǎo)電添加劑，與各種正負(fù)極資料（LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.7Co0.3O2、CFx、LiMn0.8Fe0.2PO、TiO2、Li2O4、TiO2、SnO 2、Ti4Ti5O12、Si ） 匹配，并且CNT / CNF基導(dǎo)電劑相關(guān)于常見(jiàn)的低縱橫比導(dǎo)電劑具有優(yōu)越性。CNT基資料渙散的質(zhì)量激烈地影響電極的導(dǎo)電性，而制備含有高縱橫比納米導(dǎo)電劑漿料面對(duì)應(yīng)戰(zhàn)，因?yàn)檫@些導(dǎo)電劑簡(jiǎn)略成束。最常見(jiàn)的NMP / PVDF漿料溶劑有利于CNT渙散寬和束，可是水性漿料的就需求采納特別的辦法。
首要，因?yàn)榧ち业姆兜氯A彼此效果，CNT的側(cè)面簡(jiǎn)略彼此粘合。其次，在流體活動(dòng)剪切混合進(jìn)程中，除了顆粒之間的吸引力，單根纖維內(nèi)部沖突也會(huì)導(dǎo)致CNT聚會(huì)。因此，拌和混合辦法對(duì)含CNT漿料的終究質(zhì)量影響巨大。超聲波渙散被以為比較好的辦法，并且常用于CNT渙散。可是，在延伸超聲處理時(shí)，CNT可能發(fā)生開裂，因此最佳混合時(shí)刻和功率需求依據(jù)成果優(yōu)化。別的，選用特別渙散形式也可能有利，例如，高能量和低能量超聲的組合處理。
CNT成束會(huì)下降漿料功能，而CNT的平行取向?qū)?dǎo)電性有利。因此，漿料混合進(jìn)程需求將CNT解束進(jìn)程寬和束后的CNT整體平行取向進(jìn)程相結(jié)合。例如，先高能量剪切混合，隨后低能量剪切拌和組成的混合進(jìn)程，這種工藝所制備的CNT-環(huán)氧樹脂復(fù)合資料比獨(dú)自延伸高能量混合工藝所制備的復(fù)合資料具有更好導(dǎo)電性。含有CNTs的漿料的制備也可以用外表活性劑輔佐，特別時(shí)水基漿料。雖然對(duì)CNT渙散方面，外表活性劑的效果差不多。而與常見(jiàn)的碳導(dǎo)電資料渙散比較，CNT的渙散進(jìn)程最顯著不同就是需求解束。為此，具有長(zhǎng)親水部分的外表活性劑更有利于CNT彼此排擠（排擠力效果在更長(zhǎng)的間隔上并且也更有用）。相反，具有太長(zhǎng)疏水部分的外表活性劑就不好，它們會(huì)一起與兩個(gè)CNT顆粒彼此效果，導(dǎo)致CNT彼此吸引。許多常見(jiàn)的外表活性劑都有利于CNT解束。總歸，CNT渙散外表活性劑的挑選需求特別注意。一般，最適宜的外表活性劑含有具有相對(duì)較短，平坦且剛性的鏈并具有顯著的親水和疏水結(jié)尾基團(tuán)。
添加CNT渙散性的另一個(gè)辦法是CNT外表改性，包含不同基團(tuán)和/或分子與CNT的側(cè)面和/或結(jié)尾共價(jià)銜接；還原處理，處理CNT帶負(fù)電荷（即將其轉(zhuǎn)化為“納米管”）。這樣的納米管被陽(yáng)離子圍住，相似于聚合物電解質(zhì)。 這些辦法使CNT / CNF具有高渙散性。 可是，CNT改性可能阻撓終究的電極中Li +和電子搬運(yùn)。
7.2、石墨烯
石墨烯是二維碳資料，它被用作充電機(jī)充電鋰離子蓄電池負(fù)極活性資料，也用作正極的導(dǎo)電添加劑。負(fù)極一般僅由石墨烯和粘合劑，或石墨烯，粘合劑和3D納米尺度碳添加劑制備。與3D碳混合的原因是石墨烯是具有相對(duì)較大尺度的平面問(wèn)題，在必定程度上阻撓了Li +離子搬遷，這種空間效應(yīng)可以經(jīng)過(guò)引進(jìn)3D納米尺度炭黑和1D CNT來(lái)處理，作為石墨烯片之間的填充相供給Li +渙散途徑。
另一種石墨烯基負(fù)極是石墨烯與其它負(fù)極資料混合運(yùn)用。榜首，石墨烯常常用作其他活物質(zhì)/石墨烯復(fù)合資料制備的襯底。在這種情況下，活物質(zhì)和石墨烯之間的緊密結(jié)合在漿料制備之前就構(gòu)成。 第二，石墨烯也可以與一般導(dǎo)電劑的辦法一樣運(yùn)用，即作為漿料導(dǎo)電劑組分。
正極中，大多數(shù)研討集中在漿料制備之前AM /石墨烯復(fù)合資料合成進(jìn)程中擺放石墨烯形狀。將石墨烯作為正極導(dǎo)電劑在漿料制備中參加時(shí)，可能發(fā)生石墨烯片的從頭堆積，對(duì)電極功能有危害。與CNT相似，石墨烯也可以經(jīng)過(guò)超聲波渙散到常用的NMP / PVDF溶劑中或經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度剪切流體力學(xué)混合。將石墨烯和/或石墨烯基資料渙散在水基漿猜中也是一項(xiàng)具有應(yīng)戰(zhàn)性的使命，一般運(yùn)用外表活性劑和/或?qū)κ┩獗硇揎棥?/span>
8、漿料特性與工業(yè)制備技能的聯(lián)系
工業(yè)出產(chǎn)上，電極制備是用預(yù)先設(shè)計(jì)厚度的濕漿料涂覆在集流體上，然后枯燥，模頭揉捏高速涂布機(jī)是首選設(shè)備。如圖16所示，所制備的電極應(yīng)具有均勻的厚度，無(wú)涂層缺點(diǎn)，涂覆進(jìn)程應(yīng)該高出產(chǎn)效率率（即涂層速度應(yīng)該很高）。 為此，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極漿料（一般為非牛頓液體）的流體力學(xué)參數(shù)應(yīng)滿意在基材箔上取得均勻且無(wú)缺點(diǎn)涂層的條件。
首要，漿料涂層應(yīng)該流延平整，最小化濕涂層的厚度動(dòng)搖（這種厚度改動(dòng)時(shí)模頭揉捏涂布無(wú)法防止的），并且濕漿料流平應(yīng)該足夠快以匹配涂布速度，低粘度有利于快速流平。第二，如圖圖13a所示，涂布辦法應(yīng)該是安穩(wěn)的，這就需求毛細(xì)管數(shù)坐落如圖16a所示Boder line線下方的安穩(wěn)區(qū)域內(nèi)，即涂布窗口。（毛細(xì)管數(shù)，Ca =（μV）/σ，是漿料粘度μ，漿料外表張力σ和基材速度V的函數(shù)聯(lián)系式）。
涂布出產(chǎn)需求適宜的漿料粘度?？墒?，漿料粘度操控也不應(yīng)該危害終究的電極功能。關(guān)于粘度調(diào)理，常常選用調(diào)理漿料固含量的辦法，電極功能也會(huì)遭到電極漿猜中固含量的影響，固含量太低在枯燥進(jìn)程中AM / CA簡(jiǎn)略發(fā)生別離。
調(diào)整漿料粘度的另一個(gè)辦法是運(yùn)用外表活性劑?？墒沁@種辦法也應(yīng)該當(dāng)心運(yùn)用，一方面，外表活性劑存在最佳濃度，很難把握。另一方面，外表活性劑殘留在電極可能危害電極功能。
9、定論、總結(jié)與展望
該文概述并評(píng)論了AM / CA /粘合劑漿料制備的當(dāng)時(shí)技能及其可能的未來(lái)發(fā)展。 列舉了漿料制備技能的很多實(shí)例，這些技能的優(yōu)缺點(diǎn)與終究的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電極功能有關(guān)。 本文探討了各種拌和混合技能的才干和潛力，并強(qiáng)調(diào)了電極形狀和功能的差異也取決于前期的漿料性質(zhì)。拌和渙散進(jìn)程除了對(duì)電極形狀（即AM / CA /粘合劑散布和電極孔隙率）有影響外，一些特別的渙散進(jìn)程還可以改動(dòng)電極組分的結(jié)構(gòu)（AM，CA 和粘合劑），改動(dòng)粘合劑和AM / CA外表的彼此效果，特別是球磨和超聲波漿料制備辦法。
電極漿料的制備技能挑選適宜，可以確保漿料的均勻性以及漿料組分的最適宜散布。只要這些漿料參數(shù)適宜，才干正確地改進(jìn)電極形狀，然后進(jìn)步充電機(jī)充電蓄電池比容量和循環(huán)壽數(shù)。并且漿料制備和電極枯燥時(shí)刻減縮，節(jié)省貴重的原資料，取代貴且危險(xiǎn)資料（溶劑和渙散助劑），這些都能下降制作本錢。雖然大量文獻(xiàn)具體研討了混合工藝參數(shù)（混合類型，拌和能量，渙散助劑等）之間的聯(lián)系，可是，漿料功能和終究電極結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系并沒(méi)有徹底弄清楚。
漿料的要求好像相當(dāng)簡(jiǎn)略（AM，CA 和粘合劑均勻混合），可是，關(guān)于特定的電極漿料（如特定AM，CA和粘合劑的性質(zhì)），我們需求集中精力挑選最佳拌和混合進(jìn)程，而不是在現(xiàn)有報(bào)導(dǎo)中查找“最好的漿料制備辦法“。一般，系統(tǒng)研討并供給一些通用的杰出的拌和混合技能可能并不會(huì)有用（混合進(jìn)程可能會(huì)危害一些AM和CA資料結(jié)構(gòu)，可能損壞粘合劑，外表活性劑殘留可能會(huì)危害功能等）。
雜亂多組分漿料制備工藝的基礎(chǔ)知識(shí)也適用于其他技能范疇，如復(fù)合資料制備或藥物/藥學(xué)，這也為很多范疇的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制備供給了的時(shí)機(jī)。
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