大数跨境

锂电池极片机理与工艺汇编【干货分享】

锂电池极片机理与工艺汇编【干货分享】 科学材料站
2020-06-03
1
导读:锂离子电池极片制造工艺一般流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干

锂离子电池极片制造工艺一般流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂形成干燥极片,极片颗粒涂层经过压实致密化,再裁切或分条。然后正负极极片和隔膜组装成电池的电芯,封装后注入电解液,经过充放电激活,最后形成产品。


从材料科学视角考虑,电池极片复合材料的性能主要决定于它的组成成分和微观结构。组成成分不同的电极具有不同的性能;而相同成分的电极经过不同的制备工艺处理而具有不同的微观结构时,也将具有不同的性能。以电极的组成成分、制备工艺、微观结构和性能的关系及其变化规律为研究对象,并把这些关系和规律作为依据,可以为电极复合材料设计适当的成分和适宜的制备工艺,从而获得预期的微观结构,这样也就获得好的电池性能。


锂电池极片的工艺-微结构-性能之间的关系错综复杂,一方面锂离子电池极片的每一道工艺都会对微观结构产生影响,比如浆料的制备工艺过程、导电剂或粘结剂等添加剂的加入方式、涂布工艺、干燥工艺、辊压工艺等;另一方面,前工艺过程又会对后工艺产生影响,最终影响极片的微观结构;然后,极片的微观结构最终决定其性能,包括机械力学、电化学性能等。


锂离子电池极片设计与原理

锂电池极片制造工艺-微结构-性能的模拟概述【电池世界在线】

锂离子电池极片的工艺-微结构-性能关系电池世界在线

粘接强度对于硅负极的影响【新能源Leander】

压实密度”和“涂布厚度”对功率性能的影响【新能源Leander】

锂电池极片中的锂浓度分布【电池世界在线】

锂电池极片特性参数全看透【电池世界在线】

锂离子电池析锂圣经【知行锂电】

石墨电极的锂化与膨胀过程【电池世界在线】

电池极片膜电阻测试技术及应用分析【电池世界在线】

极片电导率测试方法及其影响因素【电池世界在线】

极片微结构优化及可控制备技术进展【电池世界在线】

 4D技术让锂离子电池充放电微观可视化【电池世界在线】

可视化极片3D微观结构(1)【电池世界在线】

可视化极片3D微观结构(2)【电池世界在线】

深入解读首次效率(一)【知行锂电】

⊙ 深入解读首次效率(二)【知行锂电】

一张图看懂锂电池的全电压特性【知行锂电】

锂离子电池电压探秘(一)【知行锂电】

锂离子电池电压探秘(二)【知行锂电】

 电压平台产生原理解析 锂电池电压探秘(三)【知行锂电】

 锂离子电池容量、电压及N/P设计【电池世界在线】

⊙ 孔结构与物理吸附经典问答之基础篇【材料人】

⊙ N/P比,您真的懂了么?(上)【圈锂人】

⊙ N/P比,您真的懂了么(下)【圈锂人】

⊙ N/P比,您真的懂了么(完结篇)【圈锂人】

⊙ 锂电池极片微观机理及工艺的影响【电池世界在线】

 定量优化锂电池极片微观结构解析【电池世界在线】

⊙ 决定电化学性能和安全性的锂电池极片知识电池世界在线


锂离子电池浆料制备基础


电池浆料制备工艺要求是:第一,电池浆料分散均匀,如果浆料分散不均,有严重的团聚现象,电池的电化学性能受到影响。导电剂分布不均匀会影响极片电子流通,粘结剂分布不均匀会影响涂层结合强度;第二,浆料需要具有良好的沉降稳定性和流变特性,满足极片涂布工艺的要求,并得到厚度均一的涂层。锂离子电池浆料分散悬浮液中可能的物质分布存在三种情况:导电剂没有充分分散,保持团聚;导电剂分散但与活性颗粒相互独立;导电剂分散并均匀包覆在活性颗粒表面。理想的导电剂分布是第三种结构:(1)导电剂均匀分布在活物质表面;(2)导电剂之间相互连通导电;(3)导电剂与活物质紧密接触。


锂电池极片导电剂用量理论估算【电池世界在线】

记一次负极混料异常【电池世界在线】

电池浆料配方估算方法【电池世界在线】

锂电池电极配方是怎么确定的【电池世界在线】

颗粒特性及浆料流变特性对锂电池电极加工性能的影响【电池世界在线】

不同浆料制备设备方案全解析【北方华创新能源】

流变仪与粘度计的区别【新能源Leander】

 极片制造对锂电池性能一致性的影响(制浆篇)【锂电派】

搅拌桨对搅拌槽内流场的影响豪迈化工技术

全自动锂电池浆料制备系统【锂电派】

锂电浆料细度测量基础知识【电池世界在线】

怎么评价锂电池浆料?【电池世界在线】

电极浆料制备过程中物料颗粒状态变化详解【锂电派】

⊙ 锂电池湿法制浆与干法制浆工艺对比分析【锂电派】

分步合浆工艺和一次合浆工艺的比较【锂电派】

⊙ 锂电负极材料特性与合浆工艺分析【锂电派】

【最全综述】锂电池浆料制备技术及其对电极形貌的影响(1)【电池世界在线】

【最全综述】锂电池浆料制备技术及其对电极形貌的影响(2)【电池世界在线】

⊙ 每周一问 | 如何解决颗粒的团聚问题?【粉体网】

【精品】锂电池浆料性质及关键影响因素分析【锂电派】

⊙ 涂料中的流变学基础知识和应用【涂料资讯】

【设计】用于电池浆料制备的搅拌机叶片设计【锂电派】

⊙ 顶!要想浆料搅的好,搅拌设备需五宝!【锂电派】

⊙ 弄懂锂离子电池浆料之前,你必须要了解的理论知识(二)【新能源电池圈】

⊙ 有图有真相!赤裸裸的揭秘搅拌的真面目!【东莞科锐】

⊙ 这个锂电池匀浆小结我给666个赞【通港小生】

⊙ 电池浆料生产过程中不正确的使用方法全球电源网

⊙ 锂电池浆料的最优化混合脱泡方法人和科仪

⊙ [技术]|锂电池浆料干法混料工艺为什么更好【新能源Leander】

⊙ 弄懂锂离子电池浆料之前,你必须要了解的理论知识(一)【新能源电池圈】

⊙  锂电池浆料中SBR飘蓝之迷【盛禧奥Trinseo

⊙  颗粒粒径和浆料流变特性对锂离子电池性能有何影响【材料人】

⊙ 粘结剂对锂电负极浆料流变特性和微观结构的影响机理【新能源电池圈】

⊙ 7300字关于锂电浆料特性和分散机理的最强总结【新能源电池圈】

【干货】锂电浆料稳定性优化【新能源电池圈】

【干货】锂离子电池浆料分散的那些事儿【新能源电池圈】

⊙ 匀浆涂布关键技术——终结篇【中国电池网】


锂离子电池极片涂布基础

 

涂布工艺是一种基于对流体物性的研究,将一层或者多层液体涂覆在一种基材上的工艺,然后涂覆的液体涂层经过烘箱干燥或者固化方式使之形成一层具有特殊功能的膜层。锂离子电池极片涂布的方式目前主要有逗号辊转移涂布、狭缝挤压涂布。


温度对锂电池极片工艺的影响【电池世界在线】

干法电极技术【电池世界在线】

一个专门研究涂布的科技者的公众号文章汇总整理【电池世界在线】

锂电池极片挤压涂布常见缺陷【电池世界在线】

衣架式是最好的锂电池挤压涂布模头型腔设计【电池世界在线】

极片制造对锂电池性能一致性的影响(涂布篇)【锂电派】

关于极片涂布的最强总结!【锂电派】

锂电池极片表面缺陷检测及其对电化学性能的影响【电视世界在线】

挤压涂布垫片形状优化解决极片厚边现象【电池世界在线】

锂电池狭缝挤压涂布模头刃口【电池世界在线】

仿生技术助力超厚LCO电极,提升锂离子电池能量密度【新能源Leader】

涂布缺陷分析【功能薄膜加工】

如何避免涂布工艺中出现的有规律竖条纹【CoatingMatters】

表面张力与涂布【CoatingMatters】

涂布溶液的粘弹性对涂布结果的影响【CoatingMatters】

精密涂布的“七寸” – 涂布液滴【CoatingMatters】

”凝胶“ 缺陷的形成及解决方法【CoatingMatters】

横条纹缺陷的黑锅不能涂布头一个人背【CoatingMatters】

锂电池极片挤压涂布厚边现象及解决措施【电池世界在线】

锂电小课堂---涂布常见故障及处理方法无锡明杨锂电一车间】

[技术帝]丨关于极片涂布的最强总结!【锂电派】

锂电池挤压式涂布研究 (1) —基本介绍篇【ABAQUS大将军】

锂电池挤压式涂布研究(2)—浆料特性【ABAQUS大将军】

锂电池挤压式涂布研究(3)—涂布模头内流场仿真分析【ABAQUS大将军】

锂电池挤压式涂布研究(4)—涂布外流场仿真分析【ABAQUS大将军】

⊙  解析锂离子电池极片狭缝式挤压涂布流场特性【新能源电池圈】

【干货】这种涂布方式可能只有不到1%的人知道......【新能源电池圈】


锂离子电池极片干燥基础


锂离子电池极片的干燥过程和涂布过程各自独立,又相互联系;涂层的性质,影响到干燥工艺的设计和操作;涂布速度、涂层的厚度决定干燥长度;干燥过程中涂层有流平过程,影响涂层的均匀性。因此,涂布在设计过程中能否准确地运用最佳的涂布、干燥工艺,平衡两者的关系,最终影响到涂布的综合技术性能。


如何解决PVDF粘接剂烘干过程中向电极表面富集【新能源Leader】

石墨负极中粘结剂的分散情况分析【新能源Leader】

电极在高速干燥过程中微观结构的变化研究【新能源Leader】

锂电池极片湿涂层干燥基本过程【电池世界在线】

环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响【电池世界在线】

锂离子电池极片残留水分测试及其对性能的影响【电池世界在线】

连载|“颠覆性”地解决电池极片脱粉问题【能源学人】

技术福利:一种分析锂电池极片涂布干燥过程的新方法【第一电动汽车网】

电极在高速干燥过程中微观结构的变化研究【新能源Leader】

电池性能不好?是否考虑过烘烤温度对粘结剂性能的影响?【能源学人】


锂离子电池极片压实基础


极片干燥后再经历压实工艺,极片被辊压压实,涂层密度增大,对极片孔洞结构的改变巨大,而且也会影响导电剂的分布状态,从而影响电池的电化学性能。一方面,压实极片改善电极中颗粒在之间的接触,以及电极涂层和集流体之间的接触面积,降低不可逆容量损失、接触内阻和交流阻抗。另一方面,压实太高,孔隙率损失,孔隙的迂曲度增加,颗粒发生取向,或活物质颗粒表面粘合剂被挤压,限制锂盐的扩散和离子嵌入/脱嵌,锂离子扩散阻力增加,电池倍率性能下降。


锂电池极片轧机轧辊辊型设计【电池世界在线】

锂电池极片辊压机原理及工艺【电池世界在线】

压实工艺模型:考察活性物质和面密度对孔隙率的影响【电池世界在线】

细侃锂电池极片辊压工艺【江才子】

影响锂电池极片辊压一致性的因素【锂电派】

如何合理提高锂电池极片的压实密度?【粉体网】

硅负极极片微结构机械稳定性改善工艺【电池世界在线】

⊙ 锂电池极片厚度反弹及控制【高工锂电与技术】

⊙ 锂电池极片辊压温度的影响【电池世界在线】

锂电池硅基负极极片该如何制备?【电池世界在线】

⊙ 石墨负极极片压实密度参数设计【锂电派】

⊙ 锂电池面密度、压实密度的参数设计【锂电派】

⊙ 吐血总结极片辊压工艺与关键控制要素【锂电派】

⊙ 锂电池极片辊压工艺基础解析【电池世界在线】

⊙ 压实密度对锂离子电池性能的影响分析【锂粉制备技术】


锂离子电池极片裁切/分条基础


锂电池模切如何避免极片毛刺粉尘?【高工锂电】

⊙ 锂电池极片裁切技术简介【电池世界在线】

⊙ 如何才能又快又准的设置好模切压力呢【模切工厂】

⊙ 锂电池极片圆盘分切工艺基础【电池世界在线】

⊙ 超快光纤激光器切割锂离子电池极片工艺研究激光制造网LaserfairCom


作为锂电践行者,我的锂电心路历程,从一窍不通的门外汉到基层从业者,我学会了很多,要感谢很多人。其实,我本科研究的是涂层技术“热浸镀锌”,研究生课题的也是一种涂层制备新技术“冷喷涂”。由于沉浸于涂层制备技术的研究,工作进入了锂电行业,我也是从涂层制备-锂离子电池极片涂布工艺开始的。刚入行时,锂电小白有很多很多基础问题,我曾经常常陷入这些问题,一开始我就喜欢对工作问题进行整理总结,当时,我坚持学习,每天写工作日志,做总结,包括基础知识学习笔记,工艺流程,设备操作步骤等等,记录了很多关于锂电电池的工艺技术的笔记。

受到日本同事的影响,我坚持着现场、现物、现实、原理、原则的三现两原主义工作方法,即:
现场--解决问题要到问题发生的场所去;
现物--对发生问题的对象进行确认;
现实--依据事实和数据找出问题的根源;
原理/原则-从问题的工作原理和基本条件出发。
遇到问题喜欢刨根究底,从原理和根源上分析问题,查找原因,寻求解决对策。

结合工作实践,后来也想着要开始个人研究问题,给自己罗列课题。以下是2015年所罗列的课题列表: 
实际的课题研究工作主要集中在极片制造方面的前5个问题,自己进行了系统的总结、分析,在这个过程中个人能力得到了提升,知识也形成了系统框架。

2016年,开始在公众号上又开始整理和总结锂电技术知识,再分享出来,这也让我收获了很多,学习了很多,同时也结识了很多业内朋友。

目前,本公众号锂想生活1”(ID:LIB-Life1结合自己的兴趣爱好,聚焦锂离子电池极片工艺-结构-电化学性能的有限元模拟基础理论、实例分析,敬请关注
主要先从以下2个方面开始:

(1)极片工艺模拟,包括搅拌、涂布、干燥、冲裁等。其中,搅拌、涂布和干燥主要是流体力学模拟过程,冲裁是材料力学和弹塑性形变过程;

(2)锂离子电池电化学模拟,根据电极结构和物性参数预测电化学性能。

 

⊙ 一个梦想:锂电池有限元模拟

 锂电池伪二维电化学模型理论简介

⊙ 锂电池P2D模型基础:欧姆定律

 锂电池P2D模型基础:菲克第二定律

 锂电池P2D模型基础:电荷守恒

⊙ 锂电池P2D模型基础:几何尺寸

⊙ 锂电池P2D模型参数获取:孔隙率

 锂电池P2D模型参数获取:平衡电势

⊙ 锂电池极片涂布工艺模拟:模头与箔材间流场

⊙ 锂电池极片涂布工艺模拟:挤压模头内流场


总结分享模拟理论基础、学习过程和经验,和大家共同进步,希望这个过程对自己,对大家都有所帮助。所期望的理想锂电有限元模拟过程是:通过极片工艺模拟获得极片结构参数,将这些参数作为电化学模型的输入,考察查参数对电池性能的影响,建立工艺-极片结构-性能之间的关系,预测工艺对电池的影响。

【声明】内容源于网络
0
0
科学材料站
内容 0
粉丝 0
科学材料站
总阅读0
粉丝0
内容0