了解电池制造中的粉体行为

by Ai Kano, Thursday, 4th February 2021

※本文是对弗里曼科技公司的资料AP113进行修改，以适应日本客户※
 

电池、浆料和粉体的关系

 
锂离子（Li-ion）电池因其高能量密度，对自放电的耐受性强，以及极小的记忆效应，广泛应用于消费电子、电动工具、汽车和航空航天等充电电池用途。
图：锂离子电池制造中的一般工艺阶段
工艺过程中的各个阶段很大程度上依赖于在工艺开始时制备的浆料的质量。而浆料的特性取决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。
为了确保最佳的工艺性能并制成高质量的最终产品，必须在浆料状态下满足微粉含量、粘度和固形物等重要标准。尤其是，固形物的均匀性会影响基材的覆盖效率。因此，在混合和分散过程中避免粉体凝集非常重要。
 

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中混合和分散性能的关键因素，它们与流动行为的决定及凝集等因素相关。以下数据展示了使用粉体流变仪FT4®测量的特性如何与Li-ion电池制造过程中的处理相关联。
 
使用从不同供应商采购的三个LiFePO4批次制造阳极。批次1观测到生成了均匀的浆料，而批次2和批次3存在均匀性不足，导致系统停止或非合格产品的堵塞问题。
图中的分析是对当时的材料粉体所作的。SE量化粒子间的物理啮合和摩擦程度。由于批次1的SE值较低，使得粒子能够更加自由地分散，并且表明由于结合而形成凝集体的可能性较低。
同时也检查了粉体的气体渗透性。
 
渗透性表征了粉体释放或保持流入的空气的能力。
批次1记录的压降表明透气性降低，可能是由于粉体层填充得更加有效所致。通常，更具规则性填充结构的粉体流动性更好，故能更加自由和均匀地分散。此外，当附着强度较低时，凝集的风险也会降低。
这些结果表明，为了在Li-ion电池生产中制造阳极而创建均匀的浆料，低物理啮合和摩擦程度、低透气性的粉体是有用的。粉体流变仪FT4的多变量方法可精确量化这些特性，从而确保粉体规范的定义。
 
粉体流变仪FT4

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