鋰電池制漿攪拌工藝簡析

攪拌作為鋰電池生產(chǎn)的首道工序，起著至關(guān)重要的作用。攪拌是將活性物質(zhì)粉體、黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑等和溶劑按照一定順序和條件混合均勻制成穩(wěn)定懸浮液的過程。

一、鋰電制漿攪拌工序

制漿是鋰電池生產(chǎn)的首道工序和核心環(huán)節(jié)，也是后續(xù)涂布、輥壓等工序高質(zhì)量完成的必要條件，其工藝流程是將電池活性材料、導(dǎo)電劑和高分子粘結(jié)劑等多種粉料相互混合、溶解、分散在溶劑中形成均勻穩(wěn)定的懸浮體系，制備的成品漿料用于極片涂布工序。漿料的品質(zhì)（均勻性、穩(wěn)定性、一致性等）對鋰電池產(chǎn)品的內(nèi)阻、容量、循環(huán)壽命、倍率、一致性以及良品率起著決定性作用，對鋰電池產(chǎn)品性能的影響占比高達(dá) 50%。

鋰電池制漿過程是將多種不同比重、不同粒度和不同表面性質(zhì)的粉料及高分子粘結(jié)劑同時分散均勻，需要解決不同微納米材料的團(tuán)聚特性、粉料與溶劑的極性差異、高分子粘結(jié)劑的空間分配等問題，使多種微納米顆粒、高分子鏈和溶劑之間的范德華力、靜電斥力等相互作用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，對制漿設(shè)備的分散效果和效率、工藝能力要求極高。同時，制漿系統(tǒng)還需要兼顧能耗、穩(wěn)定性、操作維護(hù)便利性、占地空間、成本等因素。

二、鋰電攪拌工藝分類

目前鋰電行業(yè)常用的攪拌工藝有兩大類，分別稱為濕法工藝和干法工藝，其區(qū)別主要在于攪拌前期漿料固含量的高低，濕法工藝前期的漿料固含量較低，而干法工藝前期的漿料固含量較高。這兩類制漿工藝的典型工藝流程如圖所示。

1、干法攪拌制漿工藝

干法攪拌的工藝流程是先將活物質(zhì)、導(dǎo)電劑等粉末物質(zhì)進(jìn)行預(yù)混合，之后加入部分黏結(jié)劑溶液或溶劑，進(jìn)行高固含量高黏度狀態(tài)下的攪拌（捏合），然后逐步加入剩余的黏結(jié)劑溶液或溶劑進(jìn)行稀釋和分散，再加入適量溶劑進(jìn)行黏度的調(diào)整以適合涂布。干法制漿工藝的特點是制漿前期要在高固含量、高黏度狀態(tài)下進(jìn)行混合分散（捏合），此時物料處于黏稠的泥漿狀，攪拌槳施加的機(jī)械力很強(qiáng)，同時顆粒之間也會有很強(qiáng)的內(nèi)摩擦力，能夠顯著促進(jìn)顆粒的潤濕和分散，達(dá)到較高的分散程度。因此，干法制漿工藝能夠縮短制漿時間，且得到的漿料黏度較低，與濕法制漿工藝相比可以得到更高固含量的漿料。但干法制漿工藝中物料的理想狀態(tài)較難把控，當(dāng)原材料的粒徑、比表面積等物性發(fā)生變化時，需要調(diào)整中間過程的固含量等工藝參數(shù)才能達(dá)到理想的分散狀態(tài)，會影響到生產(chǎn)效率和批次間的一致性。

2、濕法攪拌制漿工藝

濕法攪拌的工藝流程是先將導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑進(jìn)行混合攪拌，充分分散后再加入活性物質(zhì)進(jìn)行充分的攪拌分散，再加入適量溶劑進(jìn)行黏度的調(diào)整以適合涂布。黏結(jié)劑的狀態(tài)主要有粉末狀和溶液狀，先將黏結(jié)劑制成膠液有利于黏結(jié)劑的作用發(fā)揮，但也有公司直接采用粉末狀的黏結(jié)劑。需要指出的是當(dāng)黏結(jié)劑的分子量大且顆粒較大時，黏結(jié)劑的溶解需要較長的時間，先將黏結(jié)劑制成膠液是必要的。