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锂电池改进

来源:其他信息时间:2023-02-02 预览: 受欢迎:储能电池工厂

18650 2000mAh 3.7V

1 使用“线性”导电剂

所谓的“线状”和“颗粒状”导电剂是作者的形象，可能无法用学术术语来描述。使用“线性”导电剂，主要包括VGCF（碳纤维）、CNT（碳纳米管）和金属纳米线。它们的直径从几纳米到几十纳米不等，长度从几十微米到几厘米不等。目前常用的“颗粒状”导电剂（如Super P、KS-6）尺寸一般为几十纳米，而电池材料尺寸为数微米。由“粒状”导电剂和活性物质组成的电极板接触相似的点和点，每个点只能接触周围的点；在由“线状”导电剂和活性物质组成的极板中，存在着点与线、线与线的接触。每个点可以同时接触多条线，每条线也可以同时接触多条线。接触的节点越多，导电通道越通畅，导电性越好。采用多种不同形式的导电剂组合，可以起到更好的导电效果。如何选择导电剂是电池生产值得探讨的问题。使用CNTS或VGCF等“线型”导电剂可能带来的影响包括：（1）线型导电剂可以在一定程度上提高粘接效果，提高电极片的柔韧性和强度； (2) 减少导电剂的用量（记得有报道称CNTS的导电效率是相同质量（重量）的常规颗粒导电剂的3倍）。一般情况下，（1）胶量也可减少，活性物质含量可增加； (3)改善极化，降低接触阻抗，提高循环性能； (4)导电网络接触节点多，网络更完善，放大性能优于常规导电剂；散热性能提升，对高倍率电池意义重大； (5)提高了吸收性能； (6)材料价格高，成本上升。 1Kg导电剂，常用的SUPER P才几十元，VGCF大约两三千元，CNTS略高于VGCF（添加量1%时，1Kg CNTs按4000元计算，成本每Ah增加约0.3元）； (7)CNTS、VGCF等比表面积比较高。如何分散它们是在使用中必须解决的问题，否则分散不好就不能充分发挥它们的性能。可以采用超声波分散等方式。 CNT 制造商提供分散良好的导电液体。

2 提高分散效果

对于分散效果好的浆料，颗粒接触团聚的概率会大大降低，浆料的稳定性会大大提高。通过改进配方和配料步骤可在一定程度上提高分散效果。上述超声波分散也是一种有效的方法。

3、改进浆料输送工艺

浆料存放时，可考虑提高搅拌速度，避免浆料粘稠；采用周转桶输送浆料的，应尽量缩短出料至涂敷的时间，有条件的应采用管道输送，以提高浆料粘度。

4 挤压涂装（喷涂）

挤出涂装可以改善刮板涂装的不均匀表面纹理和厚度，但设备价格高，对浆料的稳定性有要求。

干燥困难

由于磷酸铁锂比表面积大，粘结剂用量大，制备浆料所需的溶剂量也大，涂布后干燥困难。如何控制溶剂的挥发速度是一个值得关注的问题。温度高，风量大，干燥速度快，空隙大，也可能带动胶体迁移，造成涂料中材料分布不均。如果胶体在表面聚集，会阻碍带电粒子的传导，增加阻抗。温度低，风量小，溶剂逸出慢，干燥时间长，生产能力低。

粘接性能差

磷酸铁锂材料颗粒小，比表面积比钴酸锂和锰酸锂大得多，因此需要更多的粘合剂。但是，如果使用更多的粘合剂，则随着活性物质含量的减少，能量密度会降低。因此，如果可能的话，在电池生产过程中会尽可能减少粘合剂的用量。为了提高键合效果，目前磷酸铁锂加工常用的方法是提高粘结剂的分子量（高分子量，键合能力提高，但越难分散，阻抗越高），并且增加粘合剂的用量。目前看来，结果并不尽如人意。

这种方法的缺点是PTC材料本身阻抗大，导电性差，对电池容量和倍率不利。为了解决这个问题，可以在PTC材料中加入其他导电剂。

(3)除了上述两种在电极材料表面包覆PTC材料的方法外，武汉大学兰夏等人在活性物质钴酸锂表面包覆了一层PTC材料。使用的PTC材料是聚（3-癸基噻吩）。包覆活性物质制成的电极，不仅可以感知过充、内部短路等外部滥用引起的电池温升，还可以抑制高活性电极材料引起的热反应。保护机制是锂离子和电子在常温下可以正常传输。在高温下，涂层变成绝缘层。离子和电子的传输被阻断，在高温下起到阻断作用。包覆电极在起到安全作用的同时可以有效保护电极材料不受电解液腐蚀，提高电极材料的化学稳定性和热稳定性。

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