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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 【求助】关于锂电组装过程中极片上活性物质脱落的问题
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rian822

金虫 (小有名气)

[交流] 【求助】关于锂电组装过程中极片上活性物质脱落的问题

我做的是锂电池负极材料为100nm左右的空心碳球，实验的流程如下：以NMP（N-甲基吡咯烷酮）做溶剂，将活性物质（纳米空心碳球）、导电剂炭黑及粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按8:1:1的比例调成浆料后，磁力搅拌24小时，使其混合均匀，然后用刮刀均匀涂于铜箔的毛面（铜箔厚度为9微米，一面光一面毛），将涂好料的铜箔置于 120 °C 下真空干燥14 h，将电极片冲压成所需直径的电极片，将电极片置于粉末压片机中以4Mpa的压力下保持10s，在80 °C下真空干燥2小时后，迅速放进手套箱中等待组装成电池。
      但是在实验的过程中发现，有些极片上的活性物质在压片之后就发生不同程度的翘起，而且在进手套箱之前的干燥之后，几乎所有的样品都会发生很严重的脱皮现象，根本无法装电池。
      为此，我以为是干燥过程对活性物质的脱落起的作用比较大，所以，我又进行了一组对比试验，稍微增大了粘结剂的比例，将活性物质（纳米空心碳球）、导电剂碳黑及粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）的比例设为80:5:15，而且在进手套箱之前不对其进行干燥，结果发现，在极片浸泡电解液后，也会发生明显的翘起，将这些活性物质部分脱落的极片组装成电池以后，50次循环之后可逆容量在400 mAh/g以上，但是我觉得肯定会有衰减。
      我跟我们这里的老师讨论过这个问题，他觉得，可能是由于我们这个材料具有一定的弹性，内部会有很大的应力，在压片之后或者干燥之后的冷却过程中，应力无法正常释放，导致材料发生膨胀，只是我现在也没有想好，如何处理可以缓解这种应力。
       另外，由于我们设备限制，每个极片上活性物质的量在1.5mg左右。
我想问一下各位，有没有遇到类似的情况，或者有没有什么建议。谢谢。
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1楼 2011-03-01 14:12:31
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zzru

新虫 (小有名气)
rian822(金币+5): 文献中大多都是用的10-20微米的铜箔吧，我们联系的合肥科晶，他们只有9微米的。还有，现有的干燥NMP的温度，不都是真空120么？ 2011-03-05 09:27:14
极片翘起是应力引起的，那么薄的铜箔，单面涂布的话，压片之后基本都会翘起来，这样就会造成表面膜脱落。最好的办法就是更换成厚的铜箔，大概100um左右的铜箔，单面负载在10mg以下基本都不会翘起来。
另外，以你现在的铜箔，用120度烘干温度也高了点，也很容易造成极片翘起。
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8楼2011-03-04 14:52:38
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zzru

新虫 (小有名气)
rian822(金币+5): 我也觉得是铜箔太薄的原因，但是我们这个不好换，我的也是会翘起，但是不会脱落，即便只是翘起肯定活性物质与集流体之间的接触也不密切了，也会影响电池容量吧？！ 2011-03-05 09:26:02
另外再补充一句，你的膜粘结效果不是太好，我做过电池厂家提供的单面负极片扣式电池，单面涂覆量8mg/cm2左右，压片后虽然会翘起，但一点都没有脱落。
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9楼2011-03-04 14:56:19
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