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真空脫泡機(jī)與鋰電池壽命:極片漿料脫泡的關(guān)鍵影響

更新時間:2025-07-05   點擊次數(shù):27次
在新能源汽車與儲能行業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,鋰電池的性能與壽命成為市場競爭的核心指標(biāo)。而在鋰電池的生產(chǎn)流程中,極片漿料的脫泡處理作為隱蔽卻至關(guān)重要的一環(huán),直接影響著電池的循環(huán)穩(wěn)定性與使用壽命。其中,真空脫泡機(jī)憑借其高效的氣泡消除能力,成為鋰電池制造企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。本文將深入剖析真空脫泡機(jī)如何通過改變極片漿料的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響鋰電池的循環(huán)壽命。
一、鋰電池極片漿料氣泡的 “致命威脅"
鋰電池極片漿料主要由活性物質(zhì)(如磷酸鐵鋰、三元材料)、導(dǎo)電劑(碳納米管、乙炔黑)、粘結(jié)劑(PVDF)和溶劑(NMP)混合而成。在攪拌、傳輸過程中,漿料不可避免地卷入空氣形成氣泡,這些氣泡看似微小,卻會在電池生產(chǎn)與使用中引發(fā)多重隱患:
  1. 極片涂布缺陷:氣泡在涂布過程中破裂,表面出現(xiàn)孔洞、裂紋,影響涂層均勻性,降低活性物質(zhì)與集流體的接觸面積;

  1. 內(nèi)部短路風(fēng)險:隨著電池充放電,氣泡周圍的材料因應(yīng)力集中加速結(jié)構(gòu)破壞,可能刺穿隔膜,引發(fā)正負(fù)極直接接觸;

  1. 電解液分解:氣泡占據(jù)的孔隙會導(dǎo)致電解液局部濃度過高,在高壓下加速分解,產(chǎn)生氣體(如 CO?、H?),加劇電池鼓包;

  1. 阻抗增大:氣泡的存在阻礙電子與鋰離子傳輸,導(dǎo)致電池內(nèi)阻上升,充放電效率降低,容量衰減加速。

二、真空脫泡機(jī)的工作原理:氣泡的 “克星"
真空脫泡機(jī)通過物理降壓機(jī)械攪拌雙重機(jī)制,實現(xiàn)漿料中氣泡的高效去除:
  • 真空環(huán)境下的氣泡膨脹破裂:設(shè)備將密閉腔體內(nèi)壓力降至 - 0.08MPa~-0.1MPa(接近絕對真空),根據(jù)波義耳定律,氣泡在負(fù)壓下體積迅速膨脹,直至內(nèi)外壓力差超過氣泡膜強(qiáng)度,引發(fā)破裂;

  • 攪拌加速氣泡排出:部分真空脫泡機(jī)配備行星式攪拌槳或雙軸攪拌結(jié)構(gòu),通過離心力與剪切力將大氣泡打碎成微小氣泡,縮短氣體排出路徑,同時促進(jìn)漿料混合均勻;

  • 溫度輔助脫泡:部分機(jī)型可對漿料進(jìn)行 30℃~50℃低溫加熱,降低漿料黏度,進(jìn)一步加速氣泡逸出。

三、真空脫泡機(jī)對鋰電池循環(huán)壽命的影響路徑
  1. 改善極片微觀結(jié)構(gòu):脫泡后的漿料涂布成膜后,極片表面平整、致密,活性物質(zhì)分布均勻,有效提升鋰離子嵌入 / 脫出的穩(wěn)定性。研究表明,脫泡不良的極片在 100 次循環(huán)后,活性物質(zhì)脫落率比脫泡合格極片高出 23%;

  1. 降低電池內(nèi)部阻抗:消除氣泡后,電子與鋰離子在極片中的傳輸路徑更通暢。某電池企業(yè)實測數(shù)據(jù)顯示,使用真空脫泡機(jī)處理漿料后,電池初始內(nèi)阻降低 18%,500 次循環(huán)后內(nèi)阻增幅減少 40%;

  1. 抑制產(chǎn)氣與鼓包:脫泡后的極片減少了電解液局部富集,降低了副反應(yīng)發(fā)生概率。在高溫循環(huán)測試中(55℃),脫泡合格的電池在 800 次循環(huán)后鼓包率僅為 3%,而未脫泡電池鼓包率高達(dá) 27%;

  1. 提升循環(huán)穩(wěn)定性:由于極片結(jié)構(gòu)與電池內(nèi)部環(huán)境的優(yōu)化,使用脫泡合格漿料的電池,在 1C 充放電條件下,1000 次循環(huán)后容量保持率可達(dá) 85% 以上,遠(yuǎn)超未脫泡電池的 70%。



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