锂电池负极的制造工艺涉及材料选择、预处理、成型、干燥及表面处理等多个环节,具体流程和技术要点如下:
一、材料选择
主流材料 - 石墨(粉状/颗粒状):应用最广泛的负极材料,具有容量大、循环寿命长等优点。
- 硅基材料:通过表面氢化处理后使用,可提升容量和循环性能。
- 金属基材料:如铝、钛等,适用于高能量密度需求的场景。
添加剂
- 石墨烯、硅铝粉等材料常作为添加剂改善导电性、机械强度和循环稳定性。
二、材料预处理
石墨负极
- 需进行高温烧制(800-1000℃)去除杂质和氧化物,或酸洗、水洗后干燥处理。
硅基负极
- 表面氢化处理(1200℃)以增强与电解质的兼容性。
三、材料制备
混合与浆料制备
- 将石墨、添加剂与有机溶剂混合,形成均匀浆料,需控制粘度、粒度和温度(≤40℃)。
成型工艺
- 通过挤压、涂布、热辊压等方式将浆料制成粉末、片状或薄膜状,例如连续式石墨化工艺可提升效率。
四、材料加工与表面处理
干燥与固化
- 去除有机溶剂后进行高温干燥(≤40℃),部分工艺需真空环境。
表面涂覆
- 涂布导电剂、粘结剂或保护层,提升机械强度和电解液浸润性。
五、质量检测与包装
性能测试
- 包括容量、内阻、循环寿命等指标,确保符合标准。
环保处理
- 采用连续式工艺减少能耗和废弃物排放,部分设备需达到环保标准。
六、典型工艺流程示例(4000t/a产能)
原料处理: 粉状石墨真空上料、除磁、混料(含石墨烯、硅铝粉)。 热辊压成膜(一次/二次)后干燥处理。 分级筛分、成品包装及性能检测。 七、最新技术趋势 连续式石墨化工艺成型与干燥:
包装与检测:
无溶剂工艺:通过粘结剂纤维化制备极片,减少环境污染。
以上工艺需根据具体电池类型(如三元锂电池、磷酸铁锂电池)调整材料配方和工艺参数。