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无粘结剂负极制备工艺

汇报人：停云

2024-02-08

目录

contents

引言

原材料选择与预处理

制备工艺流程详解

设备选型与布局规划

产品质量检测与评价标准

安全生产与环境保护要求

引言

01

锂离子电池的广泛应用

随着电动汽车、智能手机等设备的普及，锂离子电池需求量大幅增加。

传统负极材料的局限

传统石墨负极材料在高倍率充放电性能、循环稳定性等方面存在局限。

无粘结剂负极的优势

无粘结剂负极具有更高的能量密度、更好的循环稳定性和更低的成本，因此受到广泛关注。

03

无粘结剂负极的应用领域

无粘结剂负极广泛应用于电动汽车、储能电站等领域。

01

无粘结剂负极的定义

无粘结剂负极是指不添加粘结剂，通过特殊工艺制备的锂离子电池负极材料。

02

无粘结剂负极的特点

无粘结剂负极具有自支撑结构、高比表面积和良好的电子导电性等特点。

原料选择与预处理

混料与造粒

压片与烧结

后处理与检测

01

02

03

04

选择合适的原料，并进行粉碎、筛分、除铁等预处理操作。

将活性物质、导电剂、分散剂等按一定比例混合均匀，然后进行造粒操作。

将造粒后的物料进行压片，得到负极片，再进行高温烧结处理。

对烧结后的负极片进行裁切、分选等后处理操作，并进行相关性能检测。

原材料选择与预处理

02

如人造石墨、天然石墨等，具有高导电性、高比容量和良好的循环稳定性。

碳材料

硅基材料

钛酸锂材料

如硅、硅氧化物等，具有高比容量，但循环稳定性较差，需要通过复合改性等方式改善。

具有优异的循环稳定性和高温性能，但比容量相对较低。

03

02

01

通过球磨机对原材料进行粉碎和混合，提高材料的均匀性和反应活性。

球磨法

在特定条件下，使气态物质在固态表面发生化学反应，生成所需涂层或复合材料。

化学气相沉积法

通过溶胶凝胶过程制备出具有特定结构和性能的纳米材料。

溶胶凝胶法

球磨时间

球磨时间会影响材料的粒度和形貌，过长或过短的球磨时间都不利于材料性能的提升。

气氛条件

不同的气氛条件会对材料的结构和性能产生不同的影响，需要根据具体需求选择适当的气氛条件。

预处理温度

预处理温度会影响材料的结构和性能，需要通过实验确定最佳预处理温度。

原料粒度

原料粒度对材料的比表面积、孔结构和电化学性能有重要影响，需要通过实验确定最佳粒度范围。

制备工艺流程详解

03

选用合适的负极活性物质、导电剂、粘结剂等原材料，并进行粉碎、筛分等预处理操作。

原料选择与预处理

采用高效混合设备，如行星式球磨机、高速搅拌机等，确保各组分均匀分散。

混合设备与方法

选用合适的分散剂和溶剂，以提高浆料的稳定性和流动性。

分散剂与溶剂选择

气氛与压力控制

在烧结过程中，控制炉内气氛和压力，以防止负极材料氧化和结构破坏。

烧结温度与时间

根据负极材料的性质和电池性能要求，确定合适的烧结温度和时间，以确保负极材料的结晶度和结构稳定性。

后处理操作

包括裁切、分选、称重等后处理操作，以得到符合要求的负极极片。

设备选型与布局规划

04

实现原料的均匀混合，确保负极材料的一致性。

将原料粉碎至所需粒度，提高材料的比表面积和反应活性。

对粉碎后的材料进行筛分，去除大颗粒和杂质，保证产品质量。

去除材料中的水分，防止在后续工序中出现粘结现象。

混料设备

粉碎设备

筛分设备

烘干设备

根据生产工艺要求、产能需求、设备性能及价格等因素进行综合考虑。

选型依据

不同设备在产能、能耗、维护成本、操作便捷性等方面存在差异，需根据实际生产需求进行权衡。

优缺点比较

产品质量检测与评价标准

05

通过测量负极材料的密度，评估其紧实程度和一致性。

密度测定

粒度分析

比表面积测试

孔隙率测定

利用激光粒度仪等设备对负极材料进行粒度分布测定，确保其粒度均匀性。

通过比表面积测试仪器测量负极材料的比表面积，评估其活性物质利用率。

采用压汞法、气体吸附法等手段测定负极材料的孔隙率，了解其孔结构特征。

通过X射线荧光光谱仪、原子吸收光谱仪等设备对负极材料进行成分分析，确保其化学组成符合要求。

成分分析

采用化学滴定法、光谱分析法等手段测定负极材料中的杂质含量，控制其纯度。

杂质含量测定

通过热重分析仪对负极材料进行热稳定性评估，了解其在不同温度下的失重情况。

热重分析

利用差热分析仪研究负极材料在加热过程中的热效应，判断其可能存在的化学反应。

差热分析

A

B

C

D

首次充放电效率

通过测量负极材料在首次充放电过程中的容量损失，评估其电化学性能优劣。

倍率性能测试

在不同倍率下对负极材料进行充放电测试，了解其在大电流下的性能表现。

循环稳定性测试

对负极材料进行多次充放电循环，观察其容量衰减情况和循环效率。

高低温性能测试

分别在高温和低温环境下对负极材料进行充放电测试，评估其在不同温度条件下的适应性。

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