大城市日益嚴重的污染問題 迫在眉睫,在全球範圍內引起了人們對電動汽車的關愛,這成為發展更優的電池技術的主要動力,努力使電動汽車具有出色的行駛里程、更快的充電時間、更好的安全性,同時降低成本。
預計在未來 10 年,電池市場的複合年增長率將超過 10%,這將主要由運輸業電氣化推動。 同時,新的突破性技術有望實現商業化,從而提高充電電池的能效、功率密度和安全性。
鋰離子電池中使用的電極對其電化學性能有著決定性的影響,通常使用由懸浮在黏結劑溶液中的活性電極顆粒和導電添加劑製成的多組分漿料塗覆在金屬箔基板上製成。 電極顆粒的粒徑和形狀分佈不僅會影響與穩定性和施工性相關的漿料流變性質,還將決定產生的塗層的品質參數,如厚度均勻性、堆積密度和孔隙度。 反過來,這些因素會影響關鍵的電池性能參數,例如離子傳輸速率和電池充電時間。
瞭解電極製造
電池漿料是活性粒子在連續聚合溶液中的多組分懸浮液。 關鍵組成包括:
- 活性電極材料:複合鋰化合物,如 LiMnxFe1-xPO4 (LMFP)、LiMn2O4 (LMO)、LiNixCoyAl1-x-yO2 (NCA) 和 LiNixMnyCo1-x-yO2 (NMC),在電池內部的電化學反應中,它們作為陰極材料接受和釋放鋰離子。 常見的陰極材料生產過程是金屬氫氧化物的液相共沉澱,然後與鋰化合物進行固態熔融,如圖 1 所示。 石墨是常用的陽極材料,而其他候選材料如矽或改性石墨烯也處開發選項之一。

- 導電添加劑:碳黑或石墨等細顆粒有助於電極內的電流流動,從而提高性能。
- 聚合物黏結劑:聚偏二氟乙烯 (PVDF)等聚合物材料將活性電極顆粒結合在成品電極中,確保黏合於金屬基上。
- 溶劑:黏合劑的溶解介質,用於形成塗層漿的連續相;因為NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮) 與 PVDF 相容,所以經常被使用。
