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簡述NMP對鋰離子電池的負作用在鋰離子電池前段配料進程中最遍及被運用的溶劑就是NMP，俗稱甲基，學(xué)名叫N-甲基吡咯烷酮，分子式為C5H9NO。 盡管絕大部分的NMP會在涂布進程中被蒸騰去除，但圍繞著NMP溶劑依然有一些相關(guān)的問題還沒有得到清晰的答案，比如NMP殘留或其中雜質(zhì)對鋰離子電池功用的影響等。今日就給我們分享一些有關(guān)這方面的常識供我們參閱評論。 1,鋰電漿料中溶劑的挑選 基本原則首要有以下幾個方面： 來歷廣泛，價格合理; 無毒無污染，環(huán)境友好; 熔點低沸點高 化學(xué)安穩(wěn)性好; 能溶解PVDF及其改性樹脂; 曾經(jīng)嘗試過的溶劑系統(tǒng)包含：H20,NMP,DMF,DMAC,DMSO等，下表列出了常見鋰電池溶劑的基本參數(shù)。 歸納來看最優(yōu)挑選是NMP和水，但是正極一般是選用油性PVDF系統(tǒng)，運用H20+CMC+SBR會帶來各種各樣的問題： 1、正極資料在CMC+SBR的膠液系統(tǒng)中很容易發(fā)作沉降，漿料安穩(wěn)性差; 2、SBR的不飽和鍵在高電位下會發(fā)作氧化反響而失去粘結(jié)性，極片掉粉，循環(huán)變差; 3、正極資料比表面積大，選用水系膠液系統(tǒng)，正極資料顆粒在表面吸附水后，后期烘烤進程極為困難，對電池功用影響極大; 2，NMP在電池中的作用 在配料階段：作為PVDF溶劑，參與漿料渙散，構(gòu)成介質(zhì)均勻，在必定粘度范圍內(nèi)長期保持安穩(wěn)的漿料 在涂布階段：作為漿料的首要液體載體，以安穩(wěn)的厚度均勻涂敷在金屬基材上，要求和金屬基材有非常好的潮濕性和流動性 在涂布烘烤階段：濕膜在烘箱中勻速運轉(zhuǎn)，溶劑有規(guī)律性蒸發(fā)，NMP承擔(dān)造孔功用，NMP以安穩(wěn)的速度從濕膜中蒸發(fā)，構(gòu)成孔徑均勻， 分布均勻的多孔微電極結(jié)構(gòu)。 3，NMP中或許含有那些雜質(zhì) 要回答這個問題有必要要了解NMP的制造進程，γ-丁內(nèi)酯與一甲胺。其反響式如下，首要是γ-丁內(nèi)酯(GBL)與一甲胺(MMA)的氨化反響。因為 NMP 與質(zhì)料γ-丁內(nèi)酯的沸點僅差 2℃,用精餾方法很難使二者分離,因而在反響中常使甲胺大大過量, 以進步 γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率, 最大限度削減反響液中 γ-丁內(nèi)酯的殘余量, 這是確保得到高純度的NMP 產(chǎn)品的有用辦法。 制備和運送進程中的雜質(zhì)包含： 有機類殘留產(chǎn)品及反響副產(chǎn)品 (酸、醇、醛、酮、胺、酰胺等); 殘留水份; 游離胺; 制備進程非金屬異物; 制備進程金屬異物
4，不同類雜質(zhì)對電池功用的影響 有機類殘留產(chǎn)品及反響副產(chǎn)品(酸、醇、醛、酮、胺、酰胺等)。大部分有機殘留產(chǎn)品會在烘烤階段蒸發(fā)，殘留在電池系統(tǒng)中的有集殘留產(chǎn)品在化成階段會影響到電解液溶劑正常的成膜反響，對電池功用形成嚴峻影響。 含生動氫原子的有機酸、醇、醛、酮等 初次充放電進程中，生成羧酸鋰或者烷氧基鋰等化合物，在有機溶劑中有必定溶解度，一 方面導(dǎo)致SEI膜不安穩(wěn)性，下降Li+的傳導(dǎo)性，下降電池循環(huán)效率;另一方面與金屬鋰反響增大 電池的不可逆容量。 胺和酰胺類 胺和酰胺類在充放電進程中會發(fā)作聚合作用，下降電解液的電導(dǎo)率，一起這些物質(zhì)與LiPF6 反響生成HF，影響電池的運用壽命。 殘留水份 對制程的影響：直接形成PVDF在渙散時發(fā)作非溶解性分離反響，PVDF分出，影響漿料的安穩(wěn)性和渙散效果 對功用的影響： 1、水與負極活性鋰反響消耗電池中有限的Li+,電池的不可逆容量增大;反響產(chǎn)品中大量出現(xiàn)氧化 鋰和氟化鋰對電極電化學(xué)功用的改進不利; 發(fā)作氣體，電池內(nèi)壓力增大,鼓包導(dǎo)致安全問題。 2、水與電解液中的溶劑發(fā)作反響反響 以PC為例:PC與水反響生成丙二醇和CO2，丙二醇與 LiPF6反響生成鋰鹽和HF。 3、水與鋰鹽的作用機理，LiPF6水解反響: (1) LiPF6分化反響:LiPF6 ---LiF+PF5 (2)PF5與痕量水反響:PF5+H2O---2HF+POF3 電池表面堆積的POF3和PF5形成電池的內(nèi)阻添加，極化增大，HF的發(fā)作會催化上述反響的進程，一起 HF會和電極表面的碳酸鹽或碳酸酯鹽發(fā)作反響，破壞SEI膜，繼續(xù)生產(chǎn)水: (3)Li2CO3+2HF---2LiF+ H2O+CO2 游離氨 NMP生產(chǎn)進程中有甲胺的加入，為使NMP的合成反響更加完全，進步NMP純度，最終含有殘留胺，出現(xiàn)堿性。因為堿性的存在導(dǎo)致PVDF分子發(fā)作消除反響生成C=C雙鍵使溶液顯色，隨著游離胺含量的添加，溶液的顏色逐漸變深，在拌和進程中雙鍵不安穩(wěn)發(fā)作斷裂從而和相鄰的鏈發(fā)作交聯(lián)，直至凝膠。 制備進程操控失效導(dǎo)入異物(非金屬異物) 對進程影響:不溶于有機溶劑，在涂布時形成顆粒、劃線、漏箔、針孔等極片異常，形成成品率下降，嚴峻時不容物刺破隔閡，還會形成電池內(nèi)部短路，引發(fā)安全問題，電極制備工序是整個電池生 產(chǎn)進程的中心工序，電極質(zhì)量對整個產(chǎn)品的質(zhì)量操控起到關(guān)鍵的作用，對粉塵異物的管控至關(guān)重要，一切生產(chǎn)進程在10萬級凈化的房間中進行，一切或許發(fā)作異物的工序都要添加吸塵功用，所以管控 原資料中的雜質(zhì)異物同樣非常重要。 制備進程操控失效導(dǎo)入異物(金屬異物) 首要或許導(dǎo)入的金屬雜質(zhì)有Fe、Cr、Ni、Cu、Zn等。金屬雜質(zhì)離子的復(fù)原電位比鋰離子低，因而在充電進程中，金屬雜質(zhì)離子將首先嵌入碳負極中，占有了鋰離子嵌入的方位，因而削減了鋰離子電池的可逆容量。 以Fe雜質(zhì)為例，當(dāng)負極堆積的單質(zhì)Fe積累到必定程度后，堆積鐵的棱角會刺穿隔閡，發(fā)作微短路，進一度導(dǎo)致自放電增大，嚴峻內(nèi)部短路會導(dǎo)致電池?zé)崾Э兀?發(fā)作安全事故。
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