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鋰電池涂料之混合問題分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年12月10日  

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,其成份相當復雜,如果涂料未能充分達成混料均勻的目標,則涂布出來的產品其質量絕對不能接受,所以順利涂布的先決條件是在涂料進入狹縫式模具之前,其質量是穩定符合嚴格品保規范的。

鋰電池陰陽極一般標準常用的成份,包括活性物質,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,流變性質也不一致,因而造成產品之差異性。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。

 鋰電池涂料之混合問題

表一鋰電池陰陽及組成

對于復雜涂料之混合,日、美等公司提出許多先進之攪拌方式,如有同太陽自轉及行星環繞兼自轉等各種攪拌方式,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。

 鋰電池涂料之混合問題

表二各種先進攪拌方式

從基礎原理看來,一般攪拌槽呈圓柱形,如給予攪拌系統一圓柱坐標系統(r,θ,z),只要確定攪拌時,在此三方向皆能進行有效之攪拌,則自然產生整體良好之攪拌效果,再加上因攪拌槽內壁或底部會有流動較慢之問題,適時將內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,此一系統之基本概念如圖4所示,而實際設計制作出的攪拌系統,則如圖5所示,攪拌成果良好,原需ballmill攪拌轉動72小時之涂料,經此一3D攪拌器進行混料,僅90分鐘即可達到相同之效果。

 鋰電池涂料之混合問題

圖4攪拌系統概念圖

 鋰電池涂料之混合問題

圖5實際制作之攪拌系統

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