锂离子电池负极极板花斑的刨析

1、锂离子电池负极极板花斑的刨析-李荣富近期不断得到多家锂离子碳负极材料在涂敷应用时出现花斑现象(图 1的反映,包括 有 FSN -1、 MGD -8、 818、 ME -25、 198等天然与人造以及混合石墨。一般严重时造成 花斑漏集体等废片率达到 1%,轻微时造成次品片 0.5,对产品成本控制形成了一定的影图 1(不漏基体负极花斑与严重漏基体负极花斑 图 2花 斑 中 心 处 (漏 基 体 花 斑 边 缘 正 常 处二 、 能谱扫描 分 析由于 花斑 经 过扫描电镜 分 析 , 未 在材料 方 面 发 现 原因 , 我们 对 同 一 块样 品 又进行 了 X 射线能谱 分 析 (EDS 分 析

2、 元 素 组 成及 其相 对 含量 , 判 定 是 否 是由于粘 合 剂 没 有 打开 而 造成花斑,花斑 中心处 (漏基体 位置 能谱扫描 , 扫描 出 来 有 铜 离子 8.92%重 量比外 , 其 他全 部 是 碳, 没 有 发 现有 其 他元 素谱 峰 出现。 其 他两个 能谱扫描 位置 , 由于 负极材料 覆盖 的 比 较 致密 , 扫描谱线 中未发 现 铜 离子出 现, 同样也未发 现 其 他元 素 峰 出现。 虽 然 采 用 能谱 进行元 素 定 量 分 析 误差 较 大, 但 我们 应 该 在图 谱 上 观察 到 其 他元 素杂 峰 。 三个 图 谱 均未发 现 除 铜 以 外

3、 的 其 他元 素 。 因 此 判 定与 粘 合 剂 未 分 散均匀 或 者 粘 合 剂 在 浆 料 中团聚无关 。 具 体 数 据见 下 列 :能谱 元 素扫描 数 据1、花斑 中心处 (漏基体2、花斑 边缘3、 正常处 三 、 其 他 分 析通过电镜 图片以及 能谱 分 析 ,花斑形成的 原因 应 该 与材料微 粉 、 导电剂 团聚 以及 粘 合 剂 未打开 关 系不大。 为 了 查找问题根源 , 我们 在 电池 制造公司的负极涂敷 车 间连续观察 拉 浆机 上 浆工序 ,在 上 浆 滚 与基 带 接触 处 不断有 汽 泡 出现,出现的 气泡 随着移动 的浆 液一 同 涂敷, 入炉前基带

4、表面 的 浆 液 的 气泡 不断 破裂 (图 3标示 处 ,微 小 的 气泡没 有在 烘干 后 的极 板 上 留 下 痕迹 , 但 过 大的 气泡破 裂后 形成了 圆 形的 痕迹 , 经 烘干 后 出现了花斑(图 4标示 处 。图 3 图 4 表面 有 众 多的微 孔 与 间 隙 , 由于 水 表面 的 张力 , 我们 在 搅拌桨 料 过 程中 ,水 受 外 力 影响不断 湿润 者 进 入 到 这些 微 孔 与 间 隙 中 ,不断 将这些 部 位 的 气泡 赶 出, 这就 是我们 采 用 真空搅拌 浆 料 气泡 大 量 减 少 的 缘故 。然 而 , 由于 总 有一 个 滞 后 过 程 ,负极

5、材料 纵深 处 的 气泡 仍会继 续 排 出, 这就 是我们 的 浆 料 经 过 了 几 小 时的 搅拌 ,在 拉 浆 涂敷时 仍 有微 小 的 气泡 冒 出。 根据 以 上 分 析 , 如 果 我们 在合 浆 时 加 入 消 泡 剂 , 改变 水 溶剂表面张力 , 加 快 负极材料的 充 分 湿润 , 同 时 由于消 泡 剂 的 加 入 也 加 快 了 浆 料 中气泡 的 破裂 ,使 拉 浆 涂敷时, 浆 料 中 的 气泡 尽可 能 地 少 , 势必会 降低 负极极 板 中 花斑的产 生 。另 外 ,在 观察 涂敷的 过 程中 , 我们 与 拉 浆 员 工 以及合 浆 员 工 交谈 中 了

6、解 到, 面 密度 较低 的极 板 , 同样 材料 面 密度 高 的极 板 更容易 出现花斑, 同样 的材料,不 同 的 粘 度 , 低粘 度 的 浆 料 比 高粘 度 的 浆 料 更容易 出现花斑。我们 在 同 工艺 、 同 批 次材料 条件 下 , 针 对负极在合 浆 时 添加 了 我们 常 用的 消 泡 剂 无 水 乙醇 , 并 对 添加 的 效果 进行 了 跟踪 , 通过连续 跟踪 花斑 问题 有 所 改 善 。四 、 结 论根据 以 上 分 析 , 初步 判 定极 板 花斑 是 负极 浆 料应用的 普遍 问题 , 主要是由浆 料在涂敷 过 程中 产 生 的 气泡破裂 引起 ,与材料 粒径 分 布 、 导电剂 等 关 系不大。通过 在 浆 料 中 添加消 泡 剂