鉅大LARGE | 點擊量:1151次 | 2018年12月10日
鋰電池涂料之混合問題分析
制作一個性能良好的鋰電池,需要許多條件之配合,例如性能良好的配方,混料均勻合乎期待,涂布、干燥及后段加工亦皆為重點。
鋰電池的涂布需要三方面,分別為陰性,陽性及隔離膜之涂布,本文僅討論陰陽極的涂布。鋰電池的陰陽極漿料,其成份相當(dāng)復(fù)雜,如果涂料未能充分達成混料均勻的目標(biāo),則涂布出來的產(chǎn)品其質(zhì)量絕對不能接受,所以順利涂布的先決條件是在涂料進入狹縫式模具之前,其質(zhì)量是穩(wěn)定符合嚴(yán)格品保規(guī)范的。
鋰電池陰陽極一般標(biāo)準(zhǔn)常用的成份,包括活性物質(zhì),石墨或碳黑,黏著劑和溶劑等,可以參考表1中之組成。由表1中各成份配出的陰陽極涂料,具有切變稀化及降服應(yīng)力之流變特性,事實上此類含高比例不同顆粒之涂料,其配制路徑不同,流變性質(zhì)也不一致,因而造成產(chǎn)品之差異性。因此如不能解決配料次序及有效混料的問題,單純考慮涂布是無意義的。
表一鋰電池陰陽及組成
對于復(fù)雜涂料之混合,日、美等公司提出許多先進之?dāng)嚢璺绞剑缬型栕赞D(zhuǎn)及行星環(huán)繞兼自轉(zhuǎn)等各種攪拌方式,可以參考表2所列,但其原理不明,攪拌過程復(fù)雜且價格不低,本實驗室則自行建立了一套有效的混合方式。
表二各種先進攪拌方式
從基礎(chǔ)原理看來,一般攪拌槽呈圓柱形,如給予攪拌系統(tǒng)一圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)(r,θ,z),只要確定攪拌時,在此三方向皆能進行有效之?dāng)嚢瑁瑒t自然產(chǎn)生整體良好之?dāng)嚢栊Ч偌由弦驍嚢璨蹆?nèi)壁或底部會有流動較慢之問題,適時將內(nèi)壁附近之涂液刮除混入中心部分,則可完成有效的攪拌工作,此一系統(tǒng)之基本概念如圖4所示,而實際設(shè)計制作出的攪拌系統(tǒng),則如圖5所示,攪拌成果良好,原需ballmill攪拌轉(zhuǎn)動72小時之涂料,經(jīng)此一3D攪拌器進行混料,僅90分鐘即可達到相同之效果。
圖4攪拌系統(tǒng)概念圖
圖5實際制作之?dāng)嚢柘到y(tǒng)