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       鋰電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜，可分為前、中、后三個(gè)階段。前端極片制作主要包括包括正/負(fù)極配料、涂布、輥壓、分切、制片等工序；中端電芯制作主要包括卷繞或疊片、封裝、注液等工序；后端電池組裝包括化成、分容、PACK組裝等工序。

       對(duì)那些大容量、大功率的動(dòng)力型鋰離子電池來(lái)說(shuō)，如何保持電池的一致性是鋰離子電池制作的技術(shù)難點(diǎn)。隨著鋰離子電池材料的不斷進(jìn)步，原材料顆粒粒徑越來(lái)越小，提高了鋰離子電池性能的同時(shí)，也增加了混合分散工藝的難度。

       在鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電池電極結(jié)構(gòu)的控制是關(guān)鍵，如何控制其電極片內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，是鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)。采用不同結(jié)構(gòu)的電極片生產(chǎn)的電池的自放電率、循環(huán)性、容量、一致性等都不同。在鋰電池生產(chǎn)前端制備電極片的過(guò)程中，必須控制好鋰離子電池漿料的混合分散質(zhì)量，提高電池漿料的均勻一致性和分散穩(wěn)定性。

       正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成；負(fù)極漿料由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。

       在正、負(fù)極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運(yùn)動(dòng)。因此，在鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要，漿料分散質(zhì)量的好壞，直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

       作為漿料中的重要組成部分，粘結(jié)劑將各種顆粒粘接在一起，形成了具有粘附性的漿料，將其與金屬箔緊密粘接在一起。活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑對(duì)金屬電極沒(méi)有粘附性，無(wú)法做成極片用于制備鋰電池。

       粘結(jié)劑是一種高分子化合物，是鋰離子電池電極片中的非活性成分，其有粘結(jié)和導(dǎo)電兩個(gè)主要作用。通常狀況下，對(duì)鋰電池專用粘結(jié)劑的要求，體現(xiàn)在粘結(jié)力、柔韌性、耐堿性、親水性、電導(dǎo)率等性能的合適與穩(wěn)定。

       好的粘結(jié)劑不僅有利于電池能量密度的提高，對(duì)于電池內(nèi)阻也有明顯的降低作用，對(duì)電池的電化學(xué)性能也具有重要的影響。

       從極片加工角度看，粘結(jié)劑的性能要求主要有以下幾點(diǎn)：

       一是能夠長(zhǎng)時(shí)間維持漿料粘度保持不變；不會(huì)因?yàn)闈{料放置導(dǎo)致其沉降，失效。

       二是可溶解形成高濃度溶液，所需的汽化熱較低。

       三是碾壓時(shí)容易成型且不會(huì)反彈。

       四是具有柔性，在電極破裂時(shí)不會(huì)形成碎片。

       粘結(jié)劑本身沒(méi)有容量，在鋰電池中所占的比重也很小。目前得到廣泛應(yīng)用的鋰電池粘結(jié)劑主要有三大類：聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡膠（SBR）乳液和羧甲基纖維素（CMC），此外，以聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸酯作為主要成分的水性粘結(jié)劑也占有一定市場(chǎng)。現(xiàn)在負(fù)極選用水系粘結(jié)劑已經(jīng)成為市場(chǎng)主流方向。

       CMC是纖維素的羧甲基化衍生物，作為負(fù)極材料的主要粘合劑，被國(guó)內(nèi)外電池制造企業(yè)廣泛采用。其四大特點(diǎn)有：

       第一，CMC使產(chǎn)品的親水性和溶解性好，完全溶于水，沒(méi)有游離纖維和雜質(zhì)。

       第二，取代度均勻且粘度穩(wěn)定，可以提供穩(wěn)定的粘度和附著力。

       第三，制作出高純度產(chǎn)品，并且是屬于低金屬離子含量。

       第四，產(chǎn)品與SBR膠乳和其他材料配合使用具有良好的相容性。

       CMC通常由天然的纖維素和苛性堿及一氯醋酸反應(yīng)后而制得，因?yàn)槿芤褐杏性龀�、粘結(jié)、保水、乳化及懸浮作用，因此廣泛應(yīng)用于陶瓷、食品、化妝品、印染、造紙、紡織、涂料、粘結(jié)劑和醫(yī)藥等領(lǐng)域，高端陶瓷和鋰電池領(lǐng)域約占7%左右。

CMC分子結(jié)構(gòu)

       具體到電池中，CMC的作用有：對(duì)負(fù)極活性材料及導(dǎo)電劑起到分散作用；對(duì)負(fù)極漿料起到增稠及防沉降作用；輔助粘結(jié)作用；穩(wěn)定電極的加工性能，輔助改善電池循環(huán)性能；提高極片的剝離強(qiáng)度等。

       在制作電極漿料的時(shí)候加入CMC，能提高漿料粘度和防止?jié){料沉淀。CMC在水溶液中會(huì)分解出鈉離子和陰離子，CMC膠液粘度會(huì)隨著溫度的升高而降低，容易吸潮，彈性較差。

       CMC對(duì)于負(fù)極石墨的分散能夠起到很好的作用。隨著CMC量增加，其分解產(chǎn)物將附著在石墨顆粒表面，石墨顆粒之間由于靜電作用相互排斥，達(dá)到很好分散效果。

       但是CMC的明顯缺點(diǎn)是比較脆，如果全部選用CMC作為粘結(jié)劑，極片在壓片、分切過(guò)程中石墨負(fù)極出現(xiàn)坍塌會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的掉粉情況。同時(shí)，CMC受電極材料配比、pH值的影響較大，充放電時(shí)極片可能會(huì)龜裂，直接影響電池的安全性。

       需要注意的是，完美的粘結(jié)劑并不存在，要盡量挑選符合物理加工及電化學(xué)要求的粘結(jié)劑。

       為了更好的提升鋰離子電池操作人員在混料、涂布、極片制作的技術(shù)水平，加強(qiáng)他們?cè)谏�產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)工藝問(wèn)題的解決能力，電池聯(lián)盟、中國(guó)綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟電池專委會(huì)、中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)電池專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合電池聯(lián)盟于5月13-15日，召開(kāi)“鋰離子電池前工序技術(shù)暨CMC工藝培訓(xùn)”。

       培訓(xùn)內(nèi)容包括CMC作用與使用、CMC制造方法、CMC級(jí)別重要性、CMC品質(zhì)與漿料特性的關(guān)系、CMC品質(zhì)與電池品質(zhì)的關(guān)系、如何挑選電池用CMC等。

       培訓(xùn)結(jié)業(yè)考核合格者頒發(fā)工業(yè)和信息化人才培養(yǎng)工程培訓(xùn)基地、中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)“鋰電池生產(chǎn)崗位操作專項(xiàng)技術(shù)”證書(shū)。此外，通過(guò)培訓(xùn)考核的學(xué)員信息錄入到協(xié)會(huì)官方數(shù)據(jù)庫(kù)中，終生可享受免費(fèi)推薦工作單位。