鋰電池極片涂布干燥過(guò)程的方法解析

　　鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，電極制備過(guò)程中，均勻的濕漿料涂敷在金屬集流體上，然后通過(guò)干燥去除濕涂層中的溶劑。電極漿料往往需要加入聚合物粘結(jié)劑或者分散劑，以及炭黑等導(dǎo)電劑。盡管固含量一般大于30%，但是干燥過(guò)程中，溶劑蒸發(fā)時(shí)，涂層總會(huì)經(jīng)歷一定的收縮，固體物質(zhì)在濕涂層中彼此接近，最后形成多孔的干燥電極結(jié)構(gòu)。

　1、前言

　　毛細(xì)管力作用在三相界面上，半月形液相蒸發(fā)固化，并顯著影響電極微結(jié)構(gòu)。當(dāng)涂層收縮完成，隨著溶劑進(jìn)一步蒸發(fā)，氣-液界面逐步從孔隙中退出，最后形成干涂層。在涂層收縮和溶劑蒸發(fā)過(guò)程中，添加劑容易遷移，可能在多孔電極中重新分配，比如普遍認(rèn)為存在的粘結(jié)劑遷移。當(dāng)干燥速度太高時(shí)，涂層表面溶劑蒸發(fā)，可溶性的或分散性的粘結(jié)劑傾向于以高濃度存在于涂層表面。相反，較低的干燥速度可以使粘結(jié)劑分布平衡。粘結(jié)劑遷移是電極制造過(guò)程中不期望發(fā)生的，局部富集必然導(dǎo)致其他區(qū)域量減少，比如涂層和集流體界面粘結(jié)劑減少會(huì)導(dǎo)致涂層結(jié)合強(qiáng)度低。而且粘結(jié)劑分布不均勻也會(huì)導(dǎo)致電池電化學(xué)性能裂化，比如內(nèi)阻增加，相應(yīng)倍率特性變差。因此，干燥條件以及溶劑蒸發(fā)對(duì)電極制造過(guò)程是非常重要的。

　　另外，涂層干燥又是和能源消耗相關(guān)的，因此電極干燥也是決定性的成本因素。近年來(lái)，電池工業(yè)上不斷要求提高干燥速度，減少烘箱長(zhǎng)度，從而降低能源消耗成本。要想提高干燥速度，就需要提高溫度或者加大風(fēng)量，然而這又會(huì)導(dǎo)致電極性能的下降。幸好，電極干燥不是一個(gè)線性過(guò)程，可以分為兩個(gè)階段，在第二階段可以提高干燥速率?；诖耍鄥^(qū)域干燥模型能夠顯著減少所需的干燥時(shí)間。這就需要我們深入認(rèn)識(shí)電極干燥過(guò)程，不斷克服目前的局限。