電池70% 的質(zhì)量與電極質(zhì)量有關(guān)，70% 的電極質(zhì)量與漿料質(zhì)量有關(guān)。因此，做好漿料等于做好電池的一半，均質(zhì)是電池制造的首要工作，也是核心工作。國內(nèi)也有大牛說: 實(shí)驗(yàn)室的電池技術(shù)往往比商業(yè)電池技術(shù)更精密，但均化過程例外。這也表明均質(zhì)也是電池制造的難點(diǎn)。
鋰離子電池分散的主要目的是將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑等在溶劑中按一定的質(zhì)量比均勻分散，使電極片涂層形成具有一定粘度的穩(wěn)定粒徑，鋰離子電池工藝的目的是為生產(chǎn)做準(zhǔn)備。對(duì)理想尺寸的電極要求: (i)活性物質(zhì)的顆粒小、均勻分散、不結(jié)塊，導(dǎo)電劑的顆粒形成薄層并分散成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，最大限度地將活性物質(zhì)顆粒連接在集電極上(最好是細(xì)顆粒) ，以確保電池的高電流密度。
今朝鋰離子電池出產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用的主流勻漿設(shè)備為雙行星攪拌機(jī)。鋰電行業(yè)應(yīng)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和高速疏散部件Disper。低速攪拌部件為2個(gè)折曲框式攪拌槳，采用一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)，攪拌槳在公轉(zhuǎn)時(shí)也自轉(zhuǎn)，使物料管理上下及四周環(huán)境運(yùn)動(dòng)，從而在時(shí)間較短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到自己理想的混合教學(xué)效果。高速彌散元件一般為齒排式彌散圓盤，與行星架一起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)受到高速旋轉(zhuǎn)的剪切和分散作用。
雙行星攪拌機(jī)漿料制備每每應(yīng)用流體力學(xué)所發(fā)生的剪切力，由固定剪切速度、團(tuán)簇截面面積、流體動(dòng)力學(xué)粘度控制。漿料制備一般包括兩個(gè)過程: 團(tuán)塊破碎和懸浮聚集體的重組。
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。下載.jpg
團(tuán)簇的重組和分散發(fā)展速度的平衡企業(yè)主導(dǎo)漿料中團(tuán)簇的平衡不同尺寸，存在這樣一個(gè)具有臨界尺寸，在這尺寸要求之下團(tuán)簇分散速度影響很小。現(xiàn)有研究文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道，合適自己處理系統(tǒng)時(shí)間和攪拌能量下，通過計(jì)算流體力學(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)學(xué)生一次顆粒結(jié)構(gòu)尺寸不小于100納米時(shí)，這種攪拌才有我們可能沒有完全可以分散粉體直至最后一次顆粒尺寸。納米顆粒的完全信息分散不可能真正實(shí)現(xiàn)。因此，此種教學(xué)方法就是不太適用于納米復(fù)合材料的分散。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。
如果將雙行星分散器作為宏觀混合單元加入到鋰離子電池中，將超剪切分散器作為微觀分散控制單元，將大大提高鋰離子電池漿的分散性和效率。利用該流體剪切分散裝置制備的漿料，當(dāng)顆粒分散和結(jié)合達(dá)到平衡時(shí)，其顆粒尺寸一般大于100nm，即使初始顆粒尺寸為幾納米或幾十納米，最終漿料的尺寸通常大于100nm。在顆粒分散和再結(jié)合過程中，再結(jié)合顆粒密度比原分散顆粒密度高，孔隙率降低。隨著抗剪強(qiáng)度的增加，孔隙率逐漸減小，不利于鋰離子的傳質(zhì)。但隨著剪切強(qiáng)度的增加，混合物越均勻，顆粒尺寸越小，因此有必要在電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)與料漿混合程度之間尋找一個(gè)合適的剪切強(qiáng)度。另外，剪切力會(huì)破壞粘合劑的分子鏈，使分子鏈的長度變短，削弱粘合劑的作用。因此，應(yīng)綜合考慮活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑粒徑、平衡后粒徑、漿料密度和粘結(jié)劑自身性能等因素。
