混浆

水系配方表

• 负极活物与材料克电容量会影响体积能量密度。
• 克电容量340mAh/g的活物从95.1%到98.0%，体积能量密度上升3%。
• 克电容量355mAh/g的活物96.0%，体积能量密度上升6.1%。
• 克电容量360mAh/g的活物97.0%，体积能量密度上升7.6%。

油系黏结剂与水系黏结剂的差异

• 油系PVDF黏结剂为长链结构，可同时抓住粉体与铜箔。4.5%黏结剂添加量。
• 水系SBR黏结剂是微胞结构，LA是直链结构。1.0~2.5%黏结剂添加量。

水系负极如何达到油系负极的极板剥离力?

水系负极如何达到油系负极的极板剥离力?

粉体与水系黏结剂的吸附作用分为”表面化学吸附”与”表面物理吸附”。假设负极表面化学特性相同，影响黏结剂吸附的主要因素是表面物理吸附，平滑的粉体表面与黏结剂的吸附性强，而崎岖不规则的粉体表面则较弱。

水系配方表

倍率型可选用96%配方、能量型可选用97%配方。

小结：

• 油系负极PVDF黏结剂是长链结构，可同时抓住粉体与铜箔基材。
• 水系负极SBR黏结剂是微胞结构(100~200nm)，极板干燥过程中SBR的Migration现象会影响黏结剂在极板中的浓度梯度，因而改变粉体与铜箔基材的作用力。
• 水系负极SBR黏结剂添加量会影响极板剥离强度。
• 水系负极的表面型态会影响SBR黏结剂的吸附，平滑的表面吸附SBR较佳，可产生较强的极板黏结力。
• 水系负极极板剥离力0.1kgf，极板裸铜但胶带均匀分布粉体，表示粉体与粉体间有一定强度作用力，极板分切不掉料。
• 水系负极极板剥离力<0.05kgf，极板不裸铜但胶带不均匀分布粉体，表示粉体与粉体间作用力差，所以优先把粉体粉体剥离，极板分切会掉料。

配方8. 96%负极配方(SBR)湿混

• 96%QCG-H配方湿混为干混的对照组
• 辗压密度1.65g/cm3一次辗压。
• 极板分切无掉料，无毛刺。
• 极板水分470ppm

配方9. 97%负极配方(SBR)湿混

• 97?天然石墨配方采用湿混混浆。
• 辗压密度1.6g/cm3一次辗压。
• 天然石墨负极极板剥离力约0.27kgf。
• 极板分切无掉料，无毛刺。
• 极板水分424ppm。

配方9. 97%负极配方(SBR)湿混

形成Pinhole的原因：

1.浆料中的CMC形成微凝胶，涂布过程中粉体不易覆盖到极板上，因此形成Pinhole。

2.除泡时，因浆料黏度高小气泡不易移除，因此涂布过程中气泡形成Pinhole。

涂布烘箱I区实际温度

涂布烘箱I区温度：

1.I区温度设定与II区和III区的温差达25oC和35oC，I区不易均温

2.I区涂布温度过高可能造成黏结剂迁移率过大造成极板龟裂或附着力变差。

3.SBR配方对I区温度范围大(<80oC)，可补偿设备误差。

高固含量浆料需提高第一阶段的添加水量将CMC sol.(浓度)调整到1.6%或更低，帮助CMC溶解在水中的溶解性。

不同负极在不同配方跟混浆流程下的固含量会不同。

1.固含量设定：由于A与B浆料黏度设定不同，转移到B的固含量下降1~3%。

2.搅拌转速设定：如何设定?

小结：

1.涂布烘箱I区温度容易偏高10oC

• 区温度设定与II区和III区的温差达25oC和35oC，I区不易均温
• 虽然I区涂布温度高于设定温度，但极板剥离力跟极板分切不受影响。SBR配方对I区温度范围大(<80oC)，可补偿设备误差。

2.涂布产生细微Pinhole (0.2mm)

• CMC微凝胶跟小气泡，可能产生此现象
• 极板辗压后Pinhole消失，后续观察电池是否析锂影响电性

3.CMC溶解浓度

• 添加水量溶解CMC需随浆料固含量修改
• CMC浓度<1.6%可维持较好的溶解性(不建议大于2%)

4.浆料固含量设定

• 固含量会随著负极、配方跟混浆流程而改变
• 96%QCG-H设定45wt%;97%PAS-C1设定48wt%

5.混浆机台量产参数设定

• T移转到K的浆料固含量会下降1~3%

1.负极吸附CMC的驱动力为CMC的浓度梯度差。

2.干混在混浆过程中，CMC浓度梯度由高浓度往低浓度。

3.干混在混浆过程中能吸附较多的CMC，因此改善负极浆料分散性。

干混制程范例

96%QCG-H 干混

干混优点

• 混浆流程快，约4~5小时可分散

干混放量问题点

• 1.形成双球前须有人监控
• 2.添加量太多，粉料容易打到浆料桶上盖à 戴手套清理

96%QCG-H 干混与湿混比较

QCG-H干混的分散性较佳，浆料粒径较小。

QCG-H干混在分散性跟浆料固含量有所提升，但浆料黏度下降到2000cP以下。推测是QCG-H干混吸附在粉体表面的CMC较多，造成浆料中的CMC降低而导致黏度下降。

QCG-H干混的分散性提升，但分散稳定性却下降的可能性&沉降确认

1.计算58wt%固含量的CMC浓度约1.4%

2.CMC浓度1.4%，但黏度却低于2000cP，浆料中的CMC浓度<1.4%。

量产机台负极生产成本差异

• 1.影响生产成本的主要因素为：负极单价*负极添加量
• 2.量产机台的生产成本差异可以简化為负极添加量比值
• 3.60L混浆机的生产成本为10L混浆机的5倍

水系黏结剂对生产成本差异

• 1.水胶SBR单价为LA的5倍。
• 2.水胶SBR与LA的材料生产成本差异约6%。

负极单价对生产成本差异

小结：

• 影响生产成本的主要因素为：负极单价*负极添加量。
• 60L混浆机的生产成本约为10L混浆机的5倍。
• 水系黏结剂LA与SBR的材料生产成本差异约6%。
• 负極MG11A (MCMB)较QCG-H的生产成本降低约21%。
• 负極PAS-C1 (NG)较QCG-H的生产成本降低约36%。
• 负極S450 (SiC)较QCG-H的生产成本提高约284%。
• 负极QCG-H (AG)为高阶人造石墨，兼具高容量与快充性能，可以当作能量型配方与倍率型配方使用。

1.水系MG11A搭配G0712陶瓷隔膜对负极，可改善低温极化现象。

2.水系MG11A搭配PVDF隔膜，可改善低温极化现象。

3.水系MG11A低温极化现象改善，在130oC下可通过30min测试。

4.低温极化现象改善机制还不清楚，是否陶瓷涂层对负极有助于低温离子传导?

1.水系MG11A在陶瓷隔膜对正极的低温充电性能差

2.水系MG11A在陶瓷隔膜对负极的低温充电性能改善

3.离子阻抗分为界面阻抗与材料阻抗。

4.陶瓷面对电解液的润湿性跟保液性较佳，在低温下的界面阻抗下降，因此改善水系MG11A的低温充电性能

影响负极低温传导的因素

1.材料影响的因素来自于材料阻抗与本身的物理特性

2.制程影响的因素来自于材料间的界面阻抗

3.改善制程参数可提升低温性能表现

1.水系MG11A在低温-5oC充电，CC段曲线较快顶到4.2V。在低温下界面阻抗较大导致电池极化现象较严重

2.是否陶瓷隔膜对负极能改善此款水系MG11A的低温充电性能，待实验结果证明

总结：

• 水系配方倍率型可用96%QCG-H，能量型用97%PAS-C1。
• 水系负极量产，SBR抗黏结剂迁移率较强，可补偿涂布烘箱I区的温度偏差。
• 水系混浆制程，分散性差的负极可选用干混制程提升分散性。QCG-H搭配干混制程提升分散性但降低分散稳定性。
• 材料生产成本的主要影响因素还是负极材料。
• 陶瓷隔膜对负极改善水系MG11-A在大容量电池的低温充电性能跟Heating测试效果不佳。