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关于三元电池材料对辊破碎机的信息

来源：互联网 2022-03-23 05:32:05

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高镍材料在生产应用中存在一些问题三元电池材料对辊破碎机：随着镍含量的增加，因其充放电过程中发生多次相变而导致容量衰减；其表面LiOH、Li2CO3总量增高，会出现匀浆过程中浆料易凝胶、电池高温存储易产气等问题；热稳定性变差。这涉及到材料与电解液、粘结剂、导电剂等的匹配问题。

粘结剂可以增强活性材料和导电剂以及集流体之间的接触，在充放电过程中保持极片的结构稳定。粘结剂的性能，如粘结力、柔韧性、耐碱性、亲水性等，直接影响电池的性能，通过改进粘结剂来优化电池整体性能是一种简单实用的方法。目前商业化锂离子电池中广泛应用的聚偏氟乙烯(PVDF)是一种优良的正极粘结剂，其介电常数高，电化学稳定性好，粘结性能优越。

本文采用两种改性PVDF粘结剂，因制备工艺的不同，其分子量、高分子链上基团种类和位置等存在差异。胶A采用乳液聚合工艺制得，单体借助乳化剂和机械搅拌分散在水中形成乳液，再通过引发剂引发单体聚合，生成的乳胶状聚合物经破乳、洗涤、干燥得到产品 PVDF；胶B采用悬浮聚合工艺制备，溶有引发剂的单体以液滴状悬浮在水中进行自由基聚合，生成聚合物，经离心、洗涤、干燥制得成品。悬浮聚合工艺与乳液聚合工艺相比，因无需使用表面活性剂而后处理简单，且杂质含量要低，产品粒径较大，相对分子质量及分布比较稳定。

一、扣式电池制作及性能测试

扣式电池采用CR2032型电池壳，以NCM622极片为正极，锂金属片为负极，加入隔膜，滴加适量电解液，添加剂为氯乙烯，最终冲压封口制作成NCM/Li半电池。所有装配过程均在氩气气氛手套箱中进行。本实验采用五种浆料配方(见表1)，考察粘结剂总含量为2%时，其组成对NCM622体系的影响，包括浆料、极片性能及NCM/Li半电池的容量发挥性能。

表1 正极浆料配方（质量分数）%

二、结果与讨论

1 浆料稳定性测试

匀浆工序中，搅拌工艺、粘结剂和固含量等对浆料的稳定性起着非常重要的作用。配方1-5的浆料静置12h后的状态如图1所示。

结果显示配方1中仅加入胶A时，浆料较粘稠，随着胶B的加入，浆料的流动性越来越好。而配方5只加入胶B时，浆料流动性最好，无结块和沉降现象，同时可以保证74%的高固含量。胶B显示出优异的抗凝胶性能，这是由于胶B的分子链上具有抗碱性的官能团，能够有效减小NCM622颗粒表面LiOH、Li2CO3对浆料的影响，且其官能团在分子链上间隔式分布，导致了空间位阻的存在，从而有效抑制分子链间的交联，提高链的行动性。

图2为不同分层高度处浆料的背散射光变化率(BS)相对时间的变化图谱。BS直接反应浆料局部的不稳定性，与体系稳定性呈负相关。

图2 浆料的背散射光变化率相对时间的变化图谱

由图2可知，配方3和5在同一高度处的BS变化不大，且值较小，样品1在14~21mm有一定波动。仪器测得浆料不稳定性指数(TSI)结果如表2所示，浆料的TSI值均较小，每天的TSI值不变或相差不大，表明在三种配比下浆料稳定性均较好。因此实验选用的PVDF混合胶能很好地适应配方其他料的特性，抗凝聚、抗悬浮等性能较好，从而浆料稳定性良好。

表2 浆料TSI随时间的变化

2 极片粘结力与面电阻测试

粘结力是锂离子电池用粘结剂的重要性能指标，即测试活性材料与导电剂以及集流体之间的剥离强度。对极片进行粘结力测试，结果如图3所示。