鋰離子電池的生產製造是一個工藝步驟緊密相連的過程。 總的來說，鋰電池的生產包括電極製造過程、電池組裝過程和最終注液、預充電、化成和老化過程。 在這三個階段的過程中，每個過程又可以分為幾個關鍵的過程，每一個步驟都會對電池的最終性能產生很大的影響。

在工藝階段，可細分為膏體製備、膏體塗佈、輥壓、切割、乾燥五個工序。 在電池組裝過程中，根據電池規格型號的不同，大致分為繞線、外殼、焊接等工序。 在註液的最後階段，包括注液、排氣、密封、預充、成型、老化等過程。 電極製造工藝是整個鋰電池製造的核心內容，關係到電池的電化學性能，其中漿料的質量尤為重要。

一、漿液的基本理論

鋰離子電池電極漿料是一種流體，通常可分為牛頓流體和非牛頓流體。 其中，非牛頓流體可分為剪脹塑性流體、瞬態非牛頓流體、假塑性流體和賓漢塑性流體。 牛頓流體是一種低粘度流體，在應力作用下容易變形，剪切應力與變形速率成正比。 任何一點的剪切應力都是剪切變形率的線性函數的流體。 自然界中的許多流體都是牛頓流體。 大多數純液體，如水和酒精、輕油、低分子化合物溶液和低速流動氣體，都是牛頓流體。

非牛頓流體是指不滿足牛頓粘度實驗定律的流體，即剪切應力與剪切應變率之間的關係不是線性的。 非牛頓流體廣泛存在於生活、生產和自然界中。 聚合物濃縮溶液和聚合物懸浮液通常是非牛頓流體。 大多數生物流體現在被定義為非牛頓流體。 非牛頓流體包括血液、淋巴液和囊液，以及“半流體”，例如細胞質。

電極漿料是由多種比重和粒度不同的原料組成，在固-液相中混合分散。 形成的漿液是非牛頓流體。 鋰電池漿料可分為正極漿料和負極漿料兩種，由於漿料體系（油性、水）不同，其性質也會有所不同。 但是，可以使用以下參數來確定漿料的特性：

1、漿料粘度

粘度是流體粘度的量度和流體力對其內摩擦現象的表達。 液體流動時，其分子間會產生內摩擦，稱為液體的粘度。 粘度用粘度表示，用來表徵與液體性質有關的阻力係數。 粘度分為動力粘度和條件粘度。

粘度定義為一對平行板，區域 A，Dr Apart，充滿 A 液體。 現在對上板施加推力 F 以產生速度變化 DU。 由於液體的粘度逐層傳遞這種力，每一層液體也隨之運動，形成速度梯度du/Dr，稱為剪切速率，用R’表示。 F/A 稱為剪應力，表示為 τ。 剪切速率與剪切應力的關係如下：

(F/A) = eta (du/Dr)

牛頓流體符合牛頓公式，粘度只與溫度有關，與剪切速率無關，τ與D成正比。

非牛頓流體不符合牛頓公式τ/D=f(D)。 給定 τ/D 下的粘度為 ηa，稱為表觀粘度。 非牛頓液體的粘度不僅取決於溫度，還取決於剪切速率、時間和剪切稀化或剪切增稠。

2. 漿料特性

泥漿是一種非牛頓流體，是一種固液混合物。 為了滿足後續塗佈工藝的要求，漿料需要具備以下三個特性：

①流動性好。 可以通過攪拌漿液並使其自然流動來觀察流動性。 連續性好，斷斷續續，流動性好。 流動性與漿料的固含量和粘度有關，

(2)找平。 漿料的光滑度影響塗層的平整度和均勻度。

③流變學。 流變學是指漿液在流動中的變形特性，其性質影響極片的質量。

3. 泥漿分散粉底

鋰離子電池電極製造，正極糊由粘合劑、導電劑、正極材料組成； 負極膏由粘合劑、石墨粉等組成。 正負極漿料的製備包括液與液、液與固料的混合、溶解、分散等一系列工藝過程，並在此過程中伴隨著溫度、粘度和環境的變化。 鋰離子電池漿料的混合分散過程可分為宏觀混合過程和微觀分散過程，它們始終伴隨著鋰離子電池漿料製備的整個過程。 漿料的製備一般經過以下幾個階段：

①乾粉混合。 粒子以點、點、面、線的形式相互接觸，

②半乾泥揉捏階段。 此階段，乾粉混合均勻後，加入粘結劑液體或溶劑，原料濕而渾濁。 物料經過混合機強力攪拌後，受到機械力的剪切和摩擦，顆粒之間會產生內摩擦。 在各力作用下，原料顆粒趨於高度分散。 這個階段對成品漿料的尺寸和粘度有非常重要的影響。

③稀釋分散階段。 混煉後緩慢加入溶劑，調節漿料粘度和固含量。 在這個階段，分散和團聚並存，最終達到穩定。 在此階段，物料的分散主要受機械力、粉體與液體之間的摩擦阻力、高速分散剪切力以及漿料與容器壁的衝擊相互作用的影響。

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影響漿料特性的參數分析

漿料具有良好的穩定性是電池生產過程中保證電池一致性的重要指標。 隨著合併漿料的結束，混合停止，漿料會出現沉降、絮凝等現象，產生大顆粒，對後續的包衣等工序產生較大的影響。 漿料穩定性的主要參數是流動性、粘度、固含量和密度。

1、漿料粘度

電極糊的穩定和適當的粘度對電極片的塗佈過程非常重要。 粘度過高或過低都不利於極片塗佈，粘度高的漿料不易沉澱，分散性會更好，但粘度高不利於流平效果，不利於塗佈； 粘度過低不好，粘度低，雖然漿料流動性好，但乾燥困難，降低塗料乾燥效率，塗料開裂，漿料顆粒團聚，面密度一致性不好。

我們生產過程中經常出現的問題是粘度的變化，這裡的“變化”可以分為瞬時變化和靜態變化。 瞬態變化是指粘度測試過程中的劇烈變化，靜態變化是指一段時間後的粘度變化。 粘度由高變低，由高變低。 一般來說，影響漿料粘度的主要因素有混合漿料的速度、時間控制、配料順序、環境溫濕度等。因素很多，當我們遇到粘度變化時應該如何分析和解決呢？ 漿料的粘度主要由粘合劑決定。 試想一下，如果沒有粘合劑PVDF/CMC/SBR（圖2、3），或者粘合劑沒有很好地結合活體，固體活體和導電劑會形成塗層均勻的非牛頓流體嗎？ 別！ 因此，分析和解決漿料粘度變化的原因，應從粘合劑的性質和漿料的分散程度入手。

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如圖。 2、PVDF的分子結構

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圖 3. CMC 的分子式

(1)粘度增加

不同的漿料體係有不同的粘度變化規律。 目前主流的漿料體係為正極漿料PVDF/NMP油性體系，負極漿料為石墨/CMC/SBR水性體系。

①正極漿料的粘度在一段時間後增加。 原因之一（放置時間短）是漿液攪拌速度太快，粘合劑沒有完全溶解，一段時間後PVDF粉末完全溶解，粘度增加。 一般來說，PVDF至少需要3小時才能完全溶解，攪拌速度再快也改變不了這個影響因素，所謂“欲速則不達”。 第二個原因（時間長）是在漿液靜置過程中，膠體由溶膠狀態轉變為凝膠狀態。 這時，如果用慢速均質，它的粘度就可以恢復了。 第三個原因是膠體與活性物質與導電劑顆粒之間形成了一種特殊的結構。 這種狀態是不可逆的，漿液粘度增加後不能恢復。

負漿液的粘度增加。 負漿液的粘度主要是由於粘結劑分子結構被破壞造成的，在分子鏈斷裂氧化後，漿液粘度增加。 如果物料過度分散，粒度會大大減小，漿料的粘度也會增加。

(2)粘度降低

① The viscosity of positive slurry decreases. One of the reasons, adhesive colloid changes in character. There are many reasons for the change, such as strong shear force during slurry transfer, qualitative change of water absorption by binder, structural change and degradation of itself in the process of mixing. The second reason is that the uneven stirring and dispersion leads to the large area settlement of solid materials in the slurry. The third reason is that in the process of stirring, the adhesive is subjected to strong shear force and friction of equipment and living material, and changes in properties at high temperature, resulting in a decrease in viscosity.

負漿液的粘度降低。 原因之一是CMC中混入了雜質。 CMC中的大部分雜質是不溶性聚合物樹脂。 CMC與鈣、鎂混溶時，其粘度會降低。 第二個原因是羥甲基纖維素鈉，主要是C/O的結合。 粘結強度很弱，很容易被剪切力破壞。 當攪拌速度過快或攪拌時間過長時，可能會破壞CMC的結構。 CMC在負極漿料中起增稠穩定作用，對原料分散起重要作用。 一旦其結構被破壞，勢必會引起漿液沉降和粘度降低。 第三個原因是SBR粘結劑的破壞。 在實際生產中，通常選擇CMC和SBR一起工作，它們的作用是不同的。 SBR主要起粘結劑作用，但在長期攪拌下容易破乳，導致粘結失效，漿料粘度降低。

（3）特殊情況（果凍狀適時高低）

在製備正極糊的過程中，糊有時會變成果凍。 造成這種情況的主要原因有兩個：第一，水。 考慮到活性物質的吸濕性和混合過程中的水分控制不好，原料的吸濕性或混合環境的濕度較高，導致PVDF吸水成膠狀。 二、漿液或物料的pH值。 pH值越高，對水分的控制越嚴格，尤其是NCA、NCM811等高鎳材料的混合。

漿液粘度波動，原因之一可能是試驗過程中漿液沒有完全穩定，漿液粘度受溫度影響較大。 特別是高速分散後，漿液內部溫度存在一定的溫度梯度，不同樣品的粘度也不一樣。 第二個原因是料漿分散性差，活料、粘結劑、導電劑分散不好，料漿流動性不好，料漿自然粘度高低。

2. 漿料尺寸

漿液混合後，需要測量其粒度，粒度測量的方法通常是刮刀法。 粒度是表徵漿料質量的重要參數。 粒徑對塗層工藝、軋製工藝和電池性能有重要影響。 理論上，漿料尺寸越小越好。 當粒度過大時，會影響漿液的穩定性，出現沉澱，漿液稠度差。 在擠壓包覆過程中，會出現堵料，電桿乾後出現麻點，造成電桿質量問題。 在後續的軋製過程中，由於不良塗層區域的應力不均，容易造成極柱斷裂和局部微裂紋，對電池的循環性能、倍率性能和安全性能造成很大危害。

Positive and negative active substances, adhesives, conductive agents and other main materials have different particle sizes and densities. In the process of stirring, there will be mixing, extrusion, friction, agglomeration and other different contact modes. In the stages of raw materials being gradually mixed, wetted by solvent, large material breaking and gradually tending to stability, there will be uneven material mixing, poor adhesive dissolution, serious agglomeration of fine particles, changes in adhesive properties and other conditions, which will lead to the generation of large particles.

一旦我們了解導致顆粒出現的原因，我們就需要用合適的藥物來解決這些問題。 至於物料的干粉混合，我個人認為攪拌機的速度對乾粉混合的程度影響不大，但需要足夠的時間來保證乾粉混合的均勻性。 現在有的廠家選擇粉狀粘合劑，有的選擇液溶好的粘合劑，兩種不同的粘合劑決定了不同的工藝，使用粉狀粘合劑需要更長的時間溶解，否則後期會出現溶脹、回彈、粘度變化等。細顆粒之間的團聚是不可避免的，但要保證物料之間有足夠的摩擦力，使團聚顆粒出現擠壓、破碎，利於混合。 這就要求我們在漿料的不同階段控制固含量，固含量過低會影響顆粒間的摩擦分散。

3、漿液固含量

The solid content of slurry is closely related to the stability of slurry, the same process and formula, the higher the solid content of slurry, the greater the viscosity, and vice versa. In a certain range, the higher the viscosity, the higher the stability of slurry. When we design the battery, we generally deduce the thickness of the core-core from the capacity of the battery to the design of the electrode sheet, so the design of the electrode sheet is only related to the surface density, live matter density, thickness and other parameters. The parameters of electrode sheet are adjusted by coater and roller press, and the solid content of slurry has no direct influence on it. So, does the level of solid content of slurry matter little?

(1)固含量對提高攪拌效率和包衣效率有一定影響。 固含量越高，攪拌時間越短，溶劑用量越少，塗料乾燥效率越高，節省時間。

(2)固含量對設備有一定的要求。 固含量高的漿料對設備的損失較大，因為固含量越高，設備磨損越嚴重。

(3) The slurry with high solid content is more stable. The stability test results of some slurry (as shown in the figure below) show that the TSI(instability index) of 1.05 in conventional stirring is higher than that of 0.75 in high-viscosity stirring process, so the slurry stability obtained by high-viscosity stirring process is better than that obtained by conventional stirring process. But the slurry with high solid content will also affect its fluidity, which is very challenging for the equipment and technicians of the coating process.

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(4)含固量高的漿料可以減少塗層之間的厚度，降低電池的內阻。

4. Pulp density

尺寸密度是反映尺寸一致性的重要參數。 可以通過測試不同位置的尺寸密度來驗證尺寸的分散效果。 在此不再贅述，通過以上總結，相信大家準備好電極膏了。