了解电池制造中的粉体行为

經過 Ai Kano, Thursday, 4th February 2021

※本文章是根据Freeman Technology公司的资料AP113为日本客户修订※
 

电池、浆料与粉体的关系

 
锂离子(Li-ion)电池因其高能量密度、耐自放电及极小的记忆效应，被广泛用于消费电子、电动工具、汽车及航空航天工业等应用中，作为可充电电池使用。
图：锂离子电池生产的一般工艺步骤
工艺中的不同阶段极大地依赖于初始阶段制作的浆料的质量。而浆料的特性依赖于与粘合剂和溶剂混合的粉体的特性，以及其混合过程中的行为。
为确保最佳工艺性能和高质量的终产品，浆料状态下的细粉含量、粘度以及固含量等重要准则必须得到满足。尤其是，固含量的一致性会影响浆料的基材涂覆效率。因此，在混合和分散过程中，防止粉体凝聚尤为重要。
 

与工艺相关的粉体特性评估

 
粉体的流动特性是决定浆料形成过程中混合和分散性能的要素，与流动行为的决定及凝聚等因素有关。下列数据表明使用粉体流变仪FT4®测得的特性如何与锂电池生产工艺中的处理过程相关联。
 
使用从不同供应商采购的3批LiFePO4来制造阳极。批次1成功生产出均匀的浆料，而批次2和批次3缺乏均匀性，并导致系统停止或非合格品的阻塞。
上图是分析材料粉体的结果。SE量化了颗粒之间的物理嵌合和摩擦程度。批次1的SE值较低，表明颗粒可以更自由地分散，形成结合物的可能性较小。
也确认了粉体的空气透过性。
 
透过性表示粉体能否释放或保持进入的空气。批次1的压力降增大说明透过性降低，可能是因为粉体层更有效地被填充。通常，填充结构规律性好的粉体流动得更自由，因此分散也更自由且更均匀。此外，当附着强度低时，凝聚风险也降低。
这些结果表明，为生产锂电池的阳极创造均匀的浆料，物理嵌合和摩擦程度低且透过性低的粉体是有用的。使用粉体流变仪FT4的多变量方法可以精确量化这些特性，确保定义粉体规格。
 
粉体流变仪FT4

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