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水性粘合劑在鋰離子電池正極使用的常見問題及解決方案

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1、導(dǎo)電劑分散：導(dǎo)電劑主要有乙炔黑、導(dǎo)電性碳黑等品種，都屬于低極性親油性物質(zhì)，在水性介質(zhì)中分散較為困難。可以采用攪拌球磨的機(jī)械分散方法來實(shí)現(xiàn)分散目的，攪拌球磨機(jī)為全不銹鋼材質(zhì)，磨介為8～10mm剛玉球，開動(dòng)攪拌，并充分循環(huán)，磨2小時(shí)以上，經(jīng)120目篩網(wǎng)泵出導(dǎo)電粘合劑料漿。測出其固含量備用。

2、正極漿料生產(chǎn)：檢查正極漿料均勻性，如果漿料已經(jīng)攪拌均勻，通過真空消泡或少量乙醇、正丁醇加低速攪拌消泡后，即可進(jìn)入下一步涂布工序。

3、涂布：涂布設(shè)備的進(jìn)料容器最好配備有攪拌器，以防活性物質(zhì)沉降造成正極片不同部位組成不均一。

4、烘箱溫度設(shè)定根椐其長度和拉漿速度不同各有差異，以三段溫度設(shè)置為例，進(jìn)料口的前段在80～90℃，中段設(shè)為60～70℃，尾段溫度更低甚至可為常溫。總體原則是前高后低，以保證正極帶在烘箱內(nèi)迅速干燥后盡量冷卻，在出帶口接近常溫，使極帶柔韌便于卷繞。異常情況：
（1）卷邊，以涂布第一面時(shí)容易出現(xiàn)；這是由于漿料干燥過快，涂層缺乏延遲時(shí)間造成收縮嚴(yán)重形成的，處理方法是降低烘干溫度和走帶速度。
（2）集電體鋁帶腐蝕，有兩種可能性：一是正極涂層干燥程度不夠，二是活性物質(zhì)有強(qiáng)堿性的物質(zhì)溶出；前者只要調(diào)整烘干溫度和走帶速度即可解決。后者只能更換好的活性物質(zhì)，水性粘合劑不適于任何有強(qiáng)酸強(qiáng)堿性物質(zhì)溶出的活性物質(zhì)。

5、后續(xù)工序：涂布好的正極帶可在烘箱中加熱和抽真空充分干燥，以防涂層中水分的包夾；但在碾壓前必須在常溫常壓常濕度的環(huán)境中放置陳化半小時(shí)以上。正極涂層碾壓后的密度根椐活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑的配比、種類、型號(hào)、廠商等各不相同，以鈷酸鋰為例，大至介于3.4～3.8范圍。LA型水性粘合劑的使用從配料直至卷繞成電芯，都應(yīng)在常濕度的普通車間內(nèi)完成，但在電芯裝入殼體注液前，卷繞好的電芯必須經(jīng)加溫和高真空（2mm汞柱以下）充分干燥，以后的操作應(yīng)該在干燥車間內(nèi)完成，而且最好工序連貫，防止電芯在放置過程中吸潮影響電池性能。

6、注意事項(xiàng)：制漿工序中的容器應(yīng)能密閉，以防水分揮發(fā)造成漿料濃度變化或干涸形成顆粒，影響以后的制漿質(zhì)量。所有接觸漿料設(shè)備的材質(zhì)最好為不銹鋼一類不受水分影響的材料，碳鋼材質(zhì)絕對(duì)不能使用。導(dǎo)電劑的分散可能有更方便快捷的方法，在保證導(dǎo)電劑充分分散的前提下，導(dǎo)電劑分散一步可以揉合到第二步正極漿料生產(chǎn)中。本粘合劑的特點(diǎn)是干、熱則硬和脆（即使加熱到200℃以上，粘合劑也只能分解而不會(huì)變軟），而冷、潮則軟且柔韌，不必參照PVDF那樣加熱提高粘結(jié)力，正極帶在碾壓、裁切、卷繞等工序中適合于在常溫和正常濕度的車間進(jìn)行。用本粘合劑制備的電池，正極放電容量與PVDF粘合劑相當(dāng)，不要期望通過粘合劑的改變來大幅提高正極放電容量。一般情況下，生產(chǎn)設(shè)備的清洗和邊角料的回收均可用水，可能時(shí)刷洗效果較好。

應(yīng)用小結(jié)（三個(gè)關(guān)鍵之處）：
1、導(dǎo)電劑充分分散，
2、極片干燥與防止返潮，
3、避免使用有強(qiáng)堿性物質(zhì)溶出的活性材料。負(fù)極片的制造則通常采用丁苯（SBR）膠乳水溶性材料作粘結(jié)劑，以水或去離子水作溶劑，羧甲基纖維素（CMC）為增稠劑。最初，負(fù)極攪拌使用的粘結(jié)劑也是PVDF等油系粘結(jié)劑，但是因?yàn)榭紤]到電池內(nèi)極化嚴(yán)重，且水系更環(huán)保和性價(jià)比更高且能代替其粘結(jié)作用，故發(fā)展到現(xiàn)在負(fù)極選用水系粘結(jié)劑已經(jīng)成為其主流方向。

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