鋰電池磷酸鐵鋰系正極極片干燥特性研究*

王林帥，李 甜，田清泉

（渭南師范學院 化學與材料學院，陜西省煤基低碳醇轉化工程研究中心，陜西 渭南 714099）

鋰離子電池具有能量密度高、儲能效率高及循環壽命長等優點，近年來，逐步規模應用于電動汽車及儲能電站。隨著技術進步以及行業競爭，控制鋰電池的制造成本成為了重中之重，而鋰電池極片的涂布干燥是其主要能耗單位之一，占據鋰電池整個制造成本的8%～10%。這主要是由于極片干燥過程熱效率較低[1]。另外，極片干燥過程中殘留溶劑對極片后續加工的穩定性、容量以及循環壽命影響極大。極片干燥過程不僅影響電池的制造成本，也間接決定了制造工藝水平以及安全性[2,3]。Li等[4]研究發現，合理控制溫度、風速等可以有效提高單體電池的性能一致性。李徐佳[5,6]等結合實驗及模擬計算，發現水系漿料在熱風溫度為90℃時，極片干燥速率較快，干燥缺陷較少。Muller等[7]發現干燥溫度高，PVDF在極片表面的富集更為明顯。Baunach等[8]研究發現，干燥溫度較低時，黏結劑的分布更為均勻，集流體同活性材料的粘結更為牢固。干燥溫度較高，不僅容易出現黏結劑局部富集的現象[9]，而且表面平整度較差，造成卷繞工序良品率降低。Zhao[10]等發現較高的干燥溫度造成涂布層內應力過大，涂層粘附力降低。過高的溫度會使極片表面硬化，導致極片開裂、起皺等。干燥過程中，涂層溶劑不斷蒸發，粘度迅速增大，但表層溶劑的遷移速率大于近箔材端。由于表面張力的劇烈變化，易出現蜂窩狀網絡、厚邊缺陷或黏結劑/固體顆粒的團聚。……