你知道鋰電池勻漿工序中捏合的作用是什么嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-21 20:40
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鋰離子電池漿料分散的主要目的：是將活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑，粘接劑等按照一定的質(zhì)量比均勻的分散在溶劑中，形成具有一定黏度的穩(wěn)定漿料，以用于極片的涂敷，鋰離子電池制漿的工藝目的就是為制片做準(zhǔn)備。極片對(duì)理想漿料的需求：（i）活物質(zhì)顆粒細(xì)小均勻分散沒有團(tuán)聚，導(dǎo)電劑顆粒形成薄層彌散成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并最大量地在集流體上互鎖連結(jié)活物質(zhì)顆粒（ii）活物質(zhì)顆粒最好細(xì)小，確保電池有高的電流密度。
雙行星攪拌機(jī)
目前鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)使用的主流勻漿設(shè)備為雙行星攪拌機(jī)。鋰電行業(yè)使用的雙行星攪拌機(jī)，也叫做PD攪拌機(jī)，裝有低速攪拌部件 Planet和高速分散部件Disper。低速攪拌部件為2個(gè)折曲框式攪拌槳，采用行星齒輪傳動(dòng)，攪拌槳在公轉(zhuǎn)時(shí)也自轉(zhuǎn)，使物料上下及四周運(yùn)動(dòng)，從而在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的混合效果。高速分散部件一般為齒列式分散盤，與行星架一起公轉(zhuǎn)，同時(shí)高速自轉(zhuǎn)，使物料受到強(qiáng)烈的剪切與分散作用，其效果為普通混合機(jī)的幾倍，分散部件分單分散軸和雙分散軸.
雙行星攪拌機(jī)漿料制備往往利用流體力學(xué)所產(chǎn)生的剪切力，由流動(dòng)剪切速率、團(tuán)簇截面面積、流體動(dòng)力學(xué)粘度控制。漿料制備一般包含兩個(gè)過程：團(tuán)簇的破碎和懸浮團(tuán)聚體的重組。
團(tuán)簇破碎是一個(gè)復(fù)雜的過程，包含三種途徑：磨蝕、斷裂、打碎。團(tuán)簇破碎具體依靠顆粒-顆粒相互作用，漿料溶劑-顆粒相互作用，以及最主要的剪切力，而剪切力又取決于溶劑的粘度和運(yùn)動(dòng)速度。磨蝕通常在能量較低時(shí)發(fā)生，小碎片依靠磨蝕作用漸漸從大團(tuán)聚體剪切下來。當(dāng)攪拌能量高時(shí)，團(tuán)簇發(fā)生斷裂分割成幾個(gè)部分。打碎是斷裂的一種特殊變化形式，這種情況下團(tuán)簇同時(shí)分割成大量的小碎片。
團(tuán)簇的重組和分散速度的平衡主導(dǎo)漿料中團(tuán)簇的平衡尺寸，存在一個(gè)臨界尺寸，在這尺寸之下團(tuán)簇分散速度很小。現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，合適處理時(shí)間和攪拌能量下，通過流體力學(xué)剪切攪拌所制備的漿料，團(tuán)聚體的尺寸不可能小于100納米，因此只有當(dāng)一次顆粒尺寸不小于100納米時(shí)，這種攪拌才有可能完全分散粉體直至一次顆粒尺寸。納米顆粒的完全分散不可能實(shí)現(xiàn)。因此，此種方法不太適用于納米材料的分散。另外，表面活性劑能改變團(tuán)聚體組合和分散的平衡，可能使?jié){料團(tuán)簇尺寸更小。
球磨攪拌
球磨攪拌也常常用于鋰離子電池漿料的制備，一般在實(shí)驗(yàn)室用的多一些。和基于流體力學(xué)的攪拌方式一樣，球磨工藝的分散能力由團(tuán)簇破碎和團(tuán)聚體重組的速度平衡決定，這種平衡與粉體顆粒的性質(zhì)有關(guān)，也會(huì)受到表面活性劑添加而改變。
在球磨工藝中，粉末顆粒經(jīng)歷大量的表面上和體積上變化，這種變化可能導(dǎo)致材料的機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)變（如碳納米管可能破裂，它的長寬比和結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化）。而且顆粒之間，粉體與分散介質(zhì)（溶劑和粘結(jié)劑）之間，甚至粉體和磨球之間都可能發(fā)生反應(yīng)，磨球碰撞以及局部流體高剪切湍流也會(huì)造成粘結(jié)劑分子的斷裂。
超聲波攪拌
目前，基于瞬時(shí)的聲空化效應(yīng)，超聲波被人們用于微觀尺寸的攪拌。這種效應(yīng)需要在相當(dāng)高的超聲強(qiáng)度下產(chǎn)生，伴隨著微觀氣泡大量形成和生長。當(dāng)氣泡尺寸達(dá)到某一臨界值，氣泡生長速率快速增加，然后瞬間破裂，形成沖擊波對(duì)團(tuán)聚體進(jìn)行分散，同時(shí)造成局部的高溫高壓（局部壓力可達(dá)上千個(gè)大氣壓）。
超聲攪拌發(fā)生的另外一個(gè)過程是液體的宏觀流動(dòng)?？栈瘹馀轁舛纫园l(fā)生器為中心沿軸線逐步降低，氣泡向低濃度區(qū)域擴(kuò)散帶動(dòng)液體流動(dòng)，流動(dòng)速度高達(dá)2m/s。這種流體流動(dòng)足以提供充分的攪拌效果，無需增加額外的設(shè)備。
漿料的性能
鋰離子電池漿料的性能主要有分散性和穩(wěn)定性。分散性由漿料的固量，黏度和粒度分布來評(píng)價(jià)；穩(wěn)定性由漿料固量的24小時(shí)變化和漿料黏度的24小時(shí)變化來評(píng)價(jià)。其中漿料的固量是指漿料中的固體物質(zhì)與漿料的質(zhì)量比。
