锂离子电池基本制作及注意事项.ppt

一、材料理化性能定义及描述二、电极中的各种材料及其基本用途特性1、导电剂类2、电极材料3、胶类三、电池表现良好性能需要满足的几个条件四、搅拌方法及顺序1、搅胶2、搅油性材料3、搅水性材料五、实验过程中常见问题、解决方案及影响 一、材料理化性能定义及描述比表面积（m2/g）：指材料单位质量粒子所具有的表面积。（测试方法：计算单位重量的材料所吸附的氩气体积）。粒径（μm）：材料颗粒大小的描述，指材料粒子的直径大小。D50则描述材料平均粒径大小。振实密度（g/cm3）：材料通过一定机械振动所得单位质量所振实下去的体积。另外，还有材料本身结构、外观型态、放电容量、容量效率、杂质含量等也是各项材料性能制约因素。 二、电极中的各种材料及其基本用途特性1、导电剂类碳墨类导电剂，属无定形碳，导电性能良好，有强吸附性，比表面积大，约为60-100 m2/g，其本身没有容量。人造石墨类导电剂，导电性较碳墨类稍差，但比表面积较小，为10-30m2/g，本身有容量，约为290mAh/g，其加工性能较好。另外还有天然石墨类，因其本身导电性良好，也可作为导电剂，又因本身容量较高，也可作为负极材料。而纳米级碳纤维，导电性能良好，加工性能良好，但价格昂贵。 2、电极材料就一般锂离子二次电池而言正极材料：钴酸锂，本身克容量135-150mAh/g，压实密度3.65-4.00g/cc，LiCoO2为正极的锂离子电池具有开路电压高、比能量高（理论比能量1068Wh/kg，理论容量274mAh/g）、循环寿命长、能快速放电的特点，但价格贵。负极材料：人造石墨、中间相碳微球、天然石墨改性类等等。普通人造石墨：克容量290-310mAh/g，压实1.45-1.55g/cc。中间相碳微球：克容量310-320mAh/g，压实1.55-1.65g/cc。天然石墨改性：克容量320-340mAh/g，压实1.55-1.65g/cc。 3、胶类对于俗名为PVDF的高分子胶来说，其化学名为聚偏氟乙烯，其粘度的大小受分子量、官能团位置及加工工艺影响。一般来说，对于相同加工工艺、相同官能团位置，则其分子量越大其粘度越高，但随着粘度的增高，其对浆料的沉降现象也就更为明显。 而CMC和SBR则为水性体系中所配合使用的胶。CMC（羧甲基纤维素纳）：白色或微黄色粉末，本身有粘接性能，但在水性体系中其最基本作用还是分散材料及SBR。SBR（丁苯橡胶乳 ）：白色带浅蓝色乳状液体，高分子化合物，与CMC混合使用，其粘接性能较好。三、电池表现良好性能需要满足的几个条件对于材料来说，要使其表现出良好的性能，无非要达到以下几个条件：1、材料本身结构的完美性，颗粒大小的均一性，颗粒外观的平滑性。2、活性物分子在电极中的均一散布3、活性物分子与导电剂的良好接触4、顺畅地传导网络5、与电解液良好的浸润程度6、针对各种材料性能的良好工艺条件。 四、搅拌方法及顺序1、搅胶PVDF：按照所要配置的浓度称取足量的PVDF干粉，放入干燥烘箱内，以70-80度恒温烘烤60-120min，再称取足量的NMP入配胶容器中，将容器固定，再匀速分散地将PVDF干粉加入容器中，边搅动边溶解，直到加完PVDF干粉，将容器尽量密封，搅拌3-4h，待干粉完全溶解，可慢搅以除去胶中的气泡或是将其溶液倒入固定容器中，密封静置一段时间即可。此胶忌水，其浓度一般为12%。CMC：方法步骤基本同上，只是该溶液体系为水性，其溶剂为去离子水而非NMP，且该溶液体系浓度一般为2-3.5%。 2、搅油性材料将材料取足量于160度真空烘箱真空烘烤4h，取出材料待其冷却后再行搅拌，一般步骤如下：2.1 加入导电剂SP，用足量NMP将其润湿，并快搅10-20min。2.2 向第一步中加入其它导电剂，快搅10-20min。2.3 加入活性物及胶，用勺子搅拌，后将其置于搅拌器上高速搅拌，直至看到浆料表面较为光滑，转而将其固定于搅拌器上搅拌2h（此步要求浆料要高速稠搅，达到分散之目的）。2.4 调节其固含，慢搅30min以便除尽汽泡。2.5 取下浆料，过滤。 3、搅水性材料3.1 加入导电剂SP，用少量NMP将其润湿，并搅拌10-20min。3.2 向第一步中加入其它导电剂、活性物及CMC与适量的H2O，用勺子搅拌，后将其置于搅拌器上高速搅拌，直至看到浆料表面较为光滑，再将其固定于搅拌器上搅拌1.2-1.5h（此步要求浆料要高速稠搅，达到分散之目的）。3.3 向第二步中加入适量的H2O调节稀稠。3.4 向上一步浆料中加入足量的SBR，中速搅拌至SBR完全溶解，大概30m