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一、讲课部分 各位晚上好！上节课我们简单介绍了高校和科研机构常用的一些涂布方式，今天这节课，我们就一起来交流下涂布异常的主要情况。  首先我们看一下第一种情况——极片掉粉，从左边的图片我们可以看到极片的掉料情况，左下角的照片更为明显，铜箔表面的涂料脱落非常严重；极片掉料主要有两个原因：第一个是配方的问题。大家在做新材料的时候，需要根据材料的颗粒度和BET去进行配方优化，保证极片粘接力足够 第二个原因就是烘烤过程温度过高。因为负极浆料一般都用SBR，这个是乳液，如果极片烘烤过快，容易出现SBR上浮的现象，这也是我们前面讲课提到的，烘烤温度不宜过高的原因。我们还以从断面的mapping来对比一下。正常情况下，SBR会均匀分布在涂料的各个区域；异常情况下，SBR都集中在涂料的表面，这样，集流体和涂料之间的粘接剂就少了，当然就会影响粘接，造成掉料情况。这个问题大家在实验中遇见的比较多  涂布划痕，这个在涂布过程中也比较常见。就是涂布辊上会有较大的团聚颗粒，阻碍了附着在辊上。造成涂布划痕主要有两个原因，一是浆料过筛的时候，未能去除大的团聚颗粒；二是涂布过程中边缘浆料变干结成细小块状，阻塞了刀口。这个时候，需要用对应的塞尺，对刮刀间隙进行清理。  第三个，极片开裂。极片开裂的话，一般都是干燥过渡所致。所以我们的烘箱温度，不能太高，免得把极片烘到开裂。如果因为涂布设备出现异常，极片需要长时间停留，需要把烘箱门打开降温，纺织烤裂极片  极片打卷。这里主要例举了常见的两个原因：一个是由于固含量低，导致溶剂挥发量过大，极片易发生卷曲；另一个是由于粘结剂干燥时收缩较大，或者烘烤速度过快  下一个问题是涂布白点。这个白点问题，主要是气泡导致的白点，有时工业上因为真空度的问题，气泡没能完全除干净，在涂布后的静置过程，都可以看见有气泡往上冒。当气泡破裂就会形成一个一个的白色凹坑。很多实验室的同学有时也会遇见，因为没有好的除气泡的装置。针对这种情况，我们建议你们下调浆料的粘度，这样气泡容易跑出来。另外，还可以通过长时间的慢搅，也是有利于气泡跑掉  涂布缩孔。涂布缩孔，也会导致白点。大家可以看到最左边的图片，这是实物图，极片上面也有一个一个的圆孔。我们把这些极片在SEM下进行观察，发现在白点的中心，都有一些异物存在，经过一些EDS的分析，往往都是一些含C的有机物，那这个很有可能就是空气中的一些粉尘、碎屑。所以现在很多工厂，在涂布机的机头都会安装一些防尘罩  关于缩孔的原因，主要还是表面张力的差异导致。白点处以为异物为中心，形成了不同的表面张力，因此才形成缩孔，这也是为什么我们在白点中心都能找到一些异物  极片亮点。极片亮点这里是正极，涂布后的极片外观不明显，但是冷压之后，就能看见一些亮点。辊压后的亮点就像颗粒压死那种状态，会发亮，感觉是凸出来，针对这些亮点我们也做了一些分析 这个没有用SEM，直接用光学显微镜拍的，分别对比了200倍和1000倍。 仔细看，正常区域的颗粒分散还是比较均匀的。但是亮点区域，还是能够比较明显的看出有很多的细小颗粒进行了团聚。所以我们认为这个亮点主要还是因为搅拌的时候，材料没有做到很好的分散导致的  不对负极来说，我们的CMC这类的也不是越多越好，否则浆料粘度过高，导致浆料流平性变差，这样浆料也就不容易在箔材表面进行均匀铺开，有时就会出现类似这种明暗条纹状。  最后我们一个涂布异常问题的汇总，以及原因分析和改善措施，整体来说要想得到好的极片，搅拌这个过程就很关键，只有把配方优化好，活性材料分散好，浆料稳定性和流动性做好，然后结合涂布过程的烘烤控制，才能做出好的极片 这节课就讲到这里了，感谢大家收听！接下来是答疑环节，欢迎大家踊跃发言，交流讨论 二、答疑部分 在课程最后的提问互动环节上，大家更加积极了，提出了很多问题。而科博士也一一耐心地给予了回答，还不忘收集大家对课程的建议。 -TUI-PhD C-钾电负极：“你好，烘烤时间变长只会将溶剂完全挥发掉吧？为什么会开裂呢？” -科博士：“我们烘烤的目的，只是烘干极片。但是烘干和和完全干燥是不一样的哦。烘烤时间过长，干燥程度过大，涂料就会皲裂，也就是开裂了。” -Catherine：“你好，请问工业涂布中粘接剂比例多少？用PvDF的话，需要控制操作间湿度吗？还有一个疑问，为什么工业中粘结剂大约2%，而实验室里普遍高于这个比例呢 ” -科博士：“实验室的话，大概60度左右就OK了；湿度是需要控制的。因为PVDF溶剂(NMP)会吸水，影响分散;2%含量问题，正极搅拌的时候就有提到过，因为工业上需要控制能量密度，所以，我们需要提高活性物质的百分比，降低粘结剂的比例” -M.A.C. ：“你好，边缘和中间的负载量相差很大，多次重复也是这样，怎么办？” -科博士：“是不是涂布器不平了，这个只能更换了。” -NlAoMvIeE安然：“你好，烘烤需要真空条件吗？时间多久？” -科博士：“烘烤不需要真空条件，时间的话，根据你涂布面密度来定，烘干就可以了，一般都是目视表面干燥，并没有去实际确定溶剂的保有量，极片过干燥就像干涸的禾田一样开裂的，商业化的电池在注液前还是烘烤，去除水分。” -做完作业 ：“你好，颗粒较小，比表面积较大，极片掉料，配方需要如何改善” -科博士：“可以减小颗粒表观比表面积或减小大BET材料用量、增加胶含量、使用粘接力更强的胶等。” -天涵水：“你好，材料混杂之后，微观结构有没有破坏？对材料的性能影响大不？ ？” -科博士：“材料的微观结构没有破坏，只是出现团聚了，分散变差，影响局部的电子导电性。” -hs：“老师好，我是用la133的，涂覆之后都是自然晾干，但是涂的稍微厚些（4mg/cm2）还是会裂开，请问有什么改进措施吗？另外，实验室条件下，有什么好的分散碳材料浆料（la133+水）的办法吗？” -科博士：“LA133这类粘接剂偏脆，一般可以考虑增加一些粘接剂，或者加入一些有弹性的粘接剂，例如SBR类。LA133本来就是溶液，已经分散好了。” -洋姜：“你好，涂布过程中面密度横向分布总是呈现两边轻中间重。单面烘烤后两边翘起严重，这个是什么原因呢？挤压涂布也会出现这种情况” -科博士：“涂布过程的重量不均匀，往往跟刮刀有关，一般由于长时间使用和磨损，都是两边轻中间重一些。至于单面烘烤两边打卷，一般情况下还是因为浆料固含量低，烘烤过程收缩大，此外，烘烤速度过快也会影响，具体待会后面的内容会讲到。” -Lee：“烘烤升温速率控制在多少？可不可以放置过夜，先不烘烤？” -科博士：“工业上烘箱都是先设置好温度的，整个烘箱前面也说过，先升温，后保温，最后降温。涂布完建议要先烘烤，不要放置过夜。实验室的烘烤，可以将膜片直接放烘箱里，需要注意不要抽真空，温度不能太高。涂了的极片，尽量不要过夜，直接烘干。比如油性正极，容易吸水，需要尽快干燥。” -湖南软包动力技术：“正负极都会出现缩孔吗？只听说过负极出现过。” -科博士：“从原理上说，异物就会出现缩孔，所以正负极都会有的，只是一般负极涂布的问题比正极要多很多。” -湖南软包动力技术：“为什么软颗粒能过点筛网？” -科博士：“一般理解软颗粒就是软团聚，在有压力的情况下，是可以挤压过筛网的。” -could this be love：“同种材料颗粒度变小了,浆液沉降怎么处理？” -科博士：“原因应该是颗粒度变小，比表增加，需要更多的胶液来粘接颗粒，因此需要增加胶量。” -黑黑：“科博，软颗粒也会造成不连续的划痕吧？” -科博士：“会的，软硬颗粒都会容易造成堵塞涂布口，造成涂布的条痕。” -Lee:“研磨后变稠对材料性能有影响？” |
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