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了解锂电池极片

了解锂电池极片

了解锂电池极片

浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂电池电池的容量、一致性、安全性等的具有重要的意义。据不完全统计:因极片涂布工艺引起的电池失效占全部原因引起的锂电池失效的比例超过10%,也是行业里的热门话题之一。因此总结了一下涂布工艺,讲述不对的地方,请各位多多指教。

涂布工艺对锂电池性能的影响

极片涂布一般是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上,并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺。涂布的效果对电池容量、内阻、循环寿命以及安全性有重要影响,保证极片均匀涂布。涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能的有重要影响,主要表现在:

1)涂布干燥温度控制:若涂布时干燥温度过低,则不能保证极片完全干燥,若温度过高,则可能因为极片内部的有机溶剂蒸发太快,极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象;

2)涂布面密度:若涂布面密度太小,则电池容量可能达不到标称容量,若涂布面密度太大,则容易造成配料浪费,严重时如果出现正极容量过量,由于锂的析出形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路,引发安全隐患;

3)涂布尺寸大小:涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住,在充电过程中,锂离子从正极嵌出来,移动到没有被负极完全包住的电解液中,正极实际容量不能高效发挥,严重的时候,在电池内部会形成锂枝晶,容易刺穿隔膜导致电池内部电路;

4)涂布厚度:涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响,不能保证电池极片的性能一致性。

另外极片涂布对电池的安全性有重要意义。涂布之前要做好5S工作,确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,如果混入杂物会引起电池内部微短路,严重时导致电池起火爆炸。

涂布设备及涂布工艺选择

广义的涂布过程包括:开卷→接片→拉片→张力控制→涂布→干燥→纠偏→张力控制→纠偏→收卷等过程。涂布工艺复杂,同时影响涂布效果的因素也较多,比如:涂布设备的制造精度、设备运行的平稳程度以及涂布过程中动态张力的控制、烘干过程中风量的大小以及温度控制曲线都会影响涂布的效果,所以选择合适的涂布工艺极为重要。

一般选择涂布方法需要从下面几个方面考虑,包括:涂布的层数,湿涂层的厚度,涂布液的流变特性,要求的涂布精度,涂布支持体或基材,涂布的速度等。  

除上述因素外,还必须结合极片涂布的具体情况和特点。锂离子电池极片涂布特点是:

①双面单层涂布;

②浆料湿涂层较厚(100~300μm);

③浆料为非牛顿型高粘度流体;

④极片涂布精度要求高,和胶片涂布精度相近;

⑤涂布支持体为厚度10~20μm的铝箔和铜箔;

⑥和胶片涂布速度相比,极片涂布速度不高。

综上因素考虑,一般实验室设备往往采用刮刀式,消费类锂离子电池多采用辊涂转移式,而动力电池多采用狭缝挤压式方法。


来源:网络 时间:2019-07-29 09:33:23
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