二，鋰電池的配方與工藝流程

1. 正負極配方

1.1 正極配方：LiCoO2+導電劑+粘合劑+集流體(鋁箔）

LiCoO₂(10μm): 96.0%

導電劑(Carbon ECP） 2.0%

粘合劑(PVDF 761） 2.0%

NMP(增加粘結性）:固體物質的重量比為8:15

(a)正極粘度控制6000cps(溫度25℃ ）；

(b) NMP重量須適當調節(jié)，達到粘度要求為宜；

(c)特別注意溫度、濕度對黏度的影響

正極活性物質：

鈷酸鋰：正極活性物質，鋰離子源，為電池提高鋰源。非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為堿性，pH值為10-11左右。

錳酸鋰：非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱堿性，pH值為8左右。

導電劑：鏈狀物，含水量< 1%，粒徑一般為 1-5 μm。通常使用導電性優(yōu)異的超導碳黑，如科琴炭黑Carbon ECP和ECP600JD，其作用：提高正極材料的導電性，補償正極活性物質的電子導電性；提高正極片的電解液的吸液量，增加反應界面，減少極化。

PVDF粘合劑：非極性物質，鏈狀物，分子量從300,000到3,000,000不等；吸水后分子量下降，粘性變差。用于將鈷酸鋰、導電劑和鋁箔或鋁網粘合在一起。常用的品牌如Kynar761。

NMP：弱極性液體，用來溶解/溶脹PVDF，同時用來稀釋漿料。

集流體(正極引線）：由鋁箔或鋁帶制成。

1.2 負極配方：石墨+導電劑+增稠劑(CMC）+粘結劑(SBR）+ 集流體(銅箔）

負極材料(石墨）：94.5%

導電劑(Carbon ECP）：1.0%(科琴超導碳黑)

粘結劑(SBR）：2.25%(SBR = 丁苯橡膠膠乳）

增稠劑(CMC）：2.25%(CMC = 羧甲基纖維素鈉）

水：固體物質的重量比為1600:1417.5

(a) 負極黏度控制5000-6000cps(溫度25轉子3）

(b) 水重量需要適當調節(jié)，達到黏度要求為宜；

(c) 特別注意溫度濕度對黏度的影響

2、正負混料

石墨：負極活性物質，構成負極反應的主要物質；主要分為天然石墨和人造石墨兩大類。非極性物質，易被非極性物質污染，易在非極性物質中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新團聚。一般粒徑 D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則，主要有球形、片狀、纖維狀等。

導電劑：其作用為：

(a) 提高負極片的導電性，補償負極活性物質的電子導電性。

(b) 提高反應深度及利用率。

(c) 防止枝晶的產生。

(d) 利用導電材料的吸液能力，提高反應界面，減少極化。(可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。

添加劑：降低不可逆反應，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。

增稠劑/防沉淀劑(CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。

異丙醇：弱極性物質，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑網狀交鏈，提高粘結強度。

乙醇：弱極性物質，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑線性的交鏈，提高粘結強度(異丙醇和乙醇的作用從本質上講是一樣的，大批量生產時可考慮成本因素然后選擇添加哪種）。

水性粘合劑(SBR）：將石墨、導電劑、添加劑和銅箔或銅網粘合在一起。小分子線性鏈狀乳液，極易溶于水和極性溶劑。

去離子水(或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動性。

負極引線：由銅箔或鎳帶制成。

2.1正極混料：

2.1.1原料的預處理

(1) 鈷酸鋰：脫水。一般用120 °C常壓烘烤2小時左右。

(2) 導電劑：脫水。一般用200 °C常壓烘烤2小時左右。

(3) 粘合劑：脫水。一般用120-140 °C常壓烘烤2小時左右，烘烤溫度視分子量的大小決定。

(4) NMP：脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設施，直接使用。

2.1.2物料球磨：

(1) 4小時結束，過篩分離出球磨；

(2) 將LiCoO2 和Carbon ECP倒入料桶，同時加入磨球(干料：磨球=1:1），在滾瓶及上進行球磨，轉速控制在60rmp以上

2.1.3 原料的摻和：

(1) 粘合劑的溶解(按標準濃度）及熱處理。

(2) 鈷酸鋰和導電劑球磨：使粉料初步混合，鈷酸鋰和導電劑粘合在一起，提高團聚作用和的導電性。配成漿料后不會單獨分布于粘合劑中，球磨時間一般為2h左右；為避免混入雜質，通常使用瑪瑙球作為球磨介子。

2.1.4 干粉的分散、浸濕：

原理：固體粉末放置在空氣中，隨著時間的推移，將會吸附部分空氣在固體的表面上，液體粘合劑加入后，液體與氣體開始爭奪固體表面；如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強，液體不能浸濕固體；如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強，液體可以浸濕固體，將氣體擠出。

當潤濕角≤90°，固體浸濕。當潤濕角>90°，固體不浸濕。

正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕，所以正極粉料分散相對容易。

分散方法對分散的影響：

(1)靜置法(時間長，效果差，但不損傷材料的原有結構）；

(2)攪拌法：自轉或自轉加公轉(時間短，效果佳，但有可能損傷個別材料的自身結構）。

攪拌槳對分散速度的影響：攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來對付分散難度大的材料或配料的初始階段；球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態(tài)，效果佳。

攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高，分散速度越快，但對材料自身結構和對設備的損傷就越大。

濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小，分散速度越快，但太稀將導致材料的浪費和漿料沉淀的加重。

濃度對粘結強度的影響。濃度越大，柔制強度越大，粘接強度越大；濃度越低，粘接強度越小。

真空度對分散速度的影響。高真空度有利于材料縫隙和表面的氣體排出，降低液體吸附難度；材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大幅降低。

溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下，漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結皮，太冷漿料的流動性將大打折扣。

稀釋：將漿料調整為合適的濃度，便于涂布。

2.1.5操作步驟

(a) 將NMP倒入動力混合機(100L）至80°C，稱取PVDF加入其中，開機；參數(shù)設置：轉速25±2r/min，攪拌115-125min；

(b) 接通冷卻系統(tǒng)，將已經磨號的正極干料平均分四次加入，每次間隔28-32min，第三次加料視材料需要添加NMP，第四次加料后加入NMP；動力混合機參數(shù)設置：轉速為20±2r/min

(c) 第四次加料30±2min后進行高速攪拌，時間為480±10min；動力混合機參數(shù)設置：公轉為30±2r/min，自轉為25±2r/min；

(d) 真空混合：將動力混合機接上真空，保持真空度為-0.09Mpa，攪拌30±2min；動力混合機參數(shù)設置：公轉為10±2min，自轉為8±2r/min

(e) 取250-300ml漿料，使用黏度計測量黏度；測試條件：轉子號5，轉速12或30rpm，溫度范圍25°C；

(f) 將正極料從動力混合機中取出進行膠體磨、過篩，同時在不銹鋼盆上貼上標識，與拉漿設備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

2.1.6注意事項

(a) 完成，清理機器設備及工作環(huán)境；

(b) 操作機器時，需注意安全，避免砸傷頭部。

2.2 負極混料

2.2.1原料的預處理：

(1) 石墨：

A、混合，使原料均勻化，提高一致性。

B、300～400°C常壓烘烤，除去表面油性物質，提高與水性粘合劑的相容能力，修圓石墨表面棱角(有些材料為保持表面特性，不允許烘烤，否則效能降低）。

(2) 水性粘合劑：適當稀釋，提高分散能力。

2.2.2 摻和、浸濕和分散： 

(1) 石墨與粘合劑溶液極性不同，不易分散。

(2) 可先用醇水溶液將石墨初步潤濕，再與粘合劑溶液混合。

(3) 應適當降低攪拌濃度，提高分散性。

(4) 分散過程為減少極性物與非極性物距離，提高勢能或表面能，所以為吸熱反應，攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應該適當升高攪拌溫度，使吸熱變得容易，同時提高流動性，降低分散難度。

(5) 攪拌過程如加入真空脫氣過程，排除氣體，促進固-液吸附，效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正極配料中的相關內容

2.2.3稀釋：

將漿料調整為合適的濃度，便于涂布。

2.2.4物料球磨

(1) 將負極和KetjenblackECP倒入料桶同時加入球磨(干料：磨球=1:1.2）在滾瓶及上進行球磨，轉速控制在60rmp以上；

(2) 4小時結束，過篩分離出球磨；

2.2.5操作步驟

(1) 純凈水加熱至至80°C倒入動力混合機(2L）

(2) 加CMC，攪拌60±2min；動力混合機參數(shù)設置：公轉為25±2min，自轉為15±2r/min；

(3) 加入SBR和去離子水，攪拌60±2min；

動力混合機參數(shù)設置：公轉為30±2min，自轉為20±2r/min；

(4) 負極干料分四次平均順序加入，加料的同時加入純凈水，每次間隔28-32min；動力混合機參數(shù)設置：公轉為20±2r/min，自轉為15±2r/min；

(5) 第四次加料30±2r/min后進行高速攪拌，時間為480±10min；

動力混合機參數(shù)設置：公轉為30±2r/min，自轉為25±2r/min；

(6) 真空混合：將動力混合機接上真空，保持真空度為-0.09到0.10Mpa，攪拌30±2min；動力混合機參數(shù)設置：公轉為10±2min，自轉為8±2r/min

(7) 取500ml漿料，使用黏度計測量黏度；測試條件：轉子號5，轉速30rpm，溫度范圍25°C；

(8) 將負極料從動力混合機中取出進行磨料、過篩，同時在不銹鋼盆上貼上標識，與拉漿設備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

2.2.6 注意事項

(1) 完成，清理機器設備及工作環(huán)境；

(2) 操作機器時，需注意安全，避免砸傷頭部。

配料注意事項：

√防止混入其它雜質；

√防止?jié){料飛濺；

√漿料的濃度(固含量）應從高往低逐漸調整，以免增加麻煩；

√在攪拌的間歇過程中要注意刮邊和刮底，確保分散均勻；

√漿料不宜長時間擱置，以免沉淀或均勻性降低；

√需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入，以免組分材料性質變化；

√攪拌時間的長短以設備性能、材料加入量為主；

√攪拌槳的使用以漿料分散難度進行更換，無法更換的可將轉速由慢到快進行調整，以免損傷設備；

√出料前對漿料進行過篩，除去大顆粒以防涂布時造成斷帶；

√對配料人員要加強培訓，確保其掌握專業(yè)知識，以免釀成大禍；

√配料的關鍵在于分散均勻，掌握該中心，其它方式可自行調整。

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