鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2550次 | 2018年12月13日
分析磷酸鐵鋰勻漿和極片工藝
困擾LFP一致性的問題,除了LFP材料批次一致性比較差以外,LFP電池生產(chǎn)過程中的一致性問題也很突出,造成LFP電池一致性差的主要原因在于LFP材料涂布困難和電池生產(chǎn)設(shè)備精度控制兩個(gè)方面。
LFP為了克服自身電導(dǎo)差的問題,而不得不減小粒徑到納米級(jí)并且包碳,而納米材料由于大的比表面能而使得其團(tuán)聚問題非常嚴(yán)重,嚴(yán)重影響涂布的一致性和操作性。在涂布過程中具體表現(xiàn)為L(zhǎng)FP材料分散性較差而導(dǎo)致涂布不均勻團(tuán)聚嚴(yán)重,極片干燥較困難,粘結(jié)劑粘接性能較差,制備的電極片柔韌性較差等問題。電極涂布的一致性又影響到最后生產(chǎn)的電池的一致性。
在極片生產(chǎn)工藝中,首先遇到的是勻漿過程中材料的分散性問題。納米LFP分散困難,不能簡(jiǎn)單地靠增加攪拌速度來解決,超聲波輔助分散有助于改善漿料的均勻性。在勻漿過程中加以少量的納米碳管(CNT)或者碳纖維(VGCF),可以改善涂布的均勻性。這個(gè)措施還可以改善粘結(jié)效果,從而提高極片的柔韌性和強(qiáng)度,在電化學(xué)性能上表現(xiàn)為極化降低,循環(huán)性和倍率性能都有一定程度的提升。但是,使用CNT和VGCF需要一定的技術(shù)積累,而且會(huì)造成電芯成本的上升,筆者個(gè)人認(rèn)為并沒有特別的必要。
此外,納米LFP使用連續(xù)式的勻漿工藝,對(duì)改善涂布一致性也是有效果的。除了以上的這些措施,筆者這里要強(qiáng)調(diào)的是,動(dòng)力型納米LFP電極的涂布必須配合碳涂覆鋁箔才能達(dá)到理想的效果,該工藝對(duì)減小電池內(nèi)阻,提升倍率性能,尤其是高溫下的循環(huán)及儲(chǔ)存性能比較顯著。
這項(xiàng)技術(shù)最早是A123聯(lián)合漢高發(fā)展起來的,國(guó)內(nèi)電芯廠必須自己制備碳涂覆鋁箔才能控制好電極質(zhì)量和整體成本,但由于種種原因這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)一直沒有很好地發(fā)展起來。碳涂覆鋁箔在技術(shù)上并不是很復(fù)雜,有一定技術(shù)力量的電芯廠完全可以攻克,這個(gè)就需要有一個(gè)集LFP材料生產(chǎn)和電芯制作的大型公司才能有足夠的動(dòng)力和實(shí)力來攻克并運(yùn)用這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
筆者相信LFP涂布和電池組裝的一致性,是可以通過改進(jìn)勻漿和涂布工藝,提高設(shè)備的自動(dòng)化程度和精度來改善的。只不過,這些技術(shù)進(jìn)步需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累和沉淀,以中國(guó)目前的鋰離子電池生產(chǎn)整體裝備和工藝水平而言,短時(shí)間內(nèi)還難以完全解決。一個(gè)例子就是,A123數(shù)年前生產(chǎn)的26650電芯,直到現(xiàn)在仍然還是國(guó)內(nèi)眾多LFP動(dòng)力電池廠家做benchmarking的參照標(biāo)準(zhǔn),足可見技術(shù)水平上的差距。