鋰電池(chi)的極(ji)片(pian)(pian)漿料涂(tu)布(bu)(bu)在集流體(ti)表面后需進(jin)行(xing)(xing)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)處理(li)，蒸發和(he)去除溶劑(ji)獲得多孔的干(gan)(gan)燥(zao)(zao)極(ji)片(pian)(pian)，在這(zhe)個(ge)過程(cheng)(cheng)中極(ji)片(pian)(pian)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)時(shi)粘(zhan)結(jie)劑(ji)遷移(yi)很容易(yi)發生，這(zhe)個(ge)是怎么回事(shi)呢？為了定量分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)極(ji)片(pian)(pian)組分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)均(jun)勻性，一些直(zhi)接(jie)(jie)或(huo)間(jian)接(jie)(jie)檢(jian)測技(ji)術(shu)被廣泛應用，包括掃描電鏡分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)（SEM）、光(guang)澤(ze)度(du)檢(jian)測、X-ray光(guang)電子能譜分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)、UV吸(xi)收(shou)光(guang)譜分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)、FTIR紅外光(guang)譜分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)、拉曼光(guang)譜分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)等(deng)。美國涂(tu)料協(xie)(xie)會和(he)油(you)彩(cai)化學(xue)家(jia)協(xie)(xie)會的Hideki Hagiwara等(deng)采用拉曼光(guang)譜分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)技(ji)術(shu)，研究(jiu)了石墨負極(ji)涂(tu)布(bu)(bu)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)過程(cheng)(cheng)中粘(zhan)結(jie)劑(ji)的分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)均(jun)勻性。在不(bu)(bu)同的干(gan)(gan)燥(zao)(zao)條件下(xia)（150℃熱對流，室溫干(gan)(gan)燥(zao)(zao)）、不(bu)(bu)同干(gan)(gan)燥(zao)(zao)時(shi)間(jian)的極(ji)片(pian)(pian)經過冷凍(dong)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)后進(jin)行(xing)(xing)拉曼光(guang)譜掃描分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)，從而揭示石墨負極(ji)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)過程(cheng)(cheng)中粘(zhan)結(jie)劑(ji)遷移(yi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)變化。冷凍(dong)干(gan)(gan)燥(zao)(zao)（-15℃，液氮、真空(kong)<80kPa）可保留極(ji)片(pian)(pian)在不(bu)(bu)同時(shi)間(jian)段的組織結(jie)構，從而實時(shi)監測極(ji)片(pian)(pian)內部(bu)成分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。

1.極(ji)片制備(bei)

負極(ji)片(pian)活性(xing)(xing)物(wu)質為石(shi)墨(mo)（SG-BH8，99%，平均(jun)尺(chi)寸8um），粘(zhan)結(jie)劑(ji)為SBR乳(ru)液（水(shui)性(xing)(xing)乳(ru)液，48%水(shui)溶(rong)液，pH=6.8，D50=90nm），CMC增稠劑(ji)為BSH，極(ji)片(pian)組分(fen)配比為石(shi)墨(mo):SBR:CMC=100:1:30。漿(jiang)料(liao)的(de)制備：首(shou)先將CMC加入水(shui)溶(rong)液中溶(rong)解(jie)制膠，隨(sui)后(hou)加入石(shi)墨(mo)顆粒均(jun)質機攪拌15min，最后(hou)加入SBR乳(ru)液攪拌6h，漿(jiang)料(liao)固含量為45%。負極(ji)水(shui)性(xing)(xing)漿(jiang)料(liao)進行(xing)(xing)涂(tu)布，集(ji)流體(ti)為10um銅箔，涂(tu)布濕膜厚度(du)為150um，隨(sui)后(hou)進行(xing)(xing)干燥(zao)(zao)。為了研究不同(tong)干燥(zao)(zao)條件對(dui)粘(zhan)結(jie)劑(ji)分(fen)布的(de)影響，分(fen)別進行(xing)(xing)150℃熱對(dui)流（with heated airflow）干燥(zao)(zao)和(he)室(shi)溫(wen)無對(dui)流干燥(zao)(zao)（room temperature without airflow），采用(yong)拉曼光譜分(fen)析極(ji)片(pian)截面不同(tong)厚度(du)區域粘(zhan)結(jie)劑(ji)成(cheng)分(fen)濃度(du)。

2.干(gan)燥條件的影響

極(ji)(ji)(ji)片在(zai)150℃條件下干(gan)(gan)(gan)燥失重(zhong)、極(ji)(ji)(ji)片表面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度和粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)濃度分(fen)(fen)布可(ke)知，干(gan)(gan)(gan)燥初期(qi)（<42s）極(ji)(ji)(ji)片溫(wen)(wen)度維持溫(wen)(wen)度，重(zhong)量(liang)以恒(heng)定速(su)(su)度減(jian)少(shao)，此時極(ji)(ji)(ji)片橫截(jie)面(mian)(mian)不同(tong)區域（1/4、1/2、3/4、1）SBR成分(fen)(fen)保持不變，分(fen)(fen)布均勻；隨(sui)(sui)著(zhu)干(gan)(gan)(gan)燥時間的(de)(de)持續（>42s）極(ji)(ji)(ji)片表面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度迅速(su)(su)升高到烤箱溫(wen)(wen)度，同(tong)時極(ji)(ji)(ji)片失重(zhong)逐漸變小。SBR粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)布出(chu)現顯著(zhu)變化，靠(kao)近銅箔區域SBR含(han)量(liang)顯著(zhu)低于極(ji)(ji)(ji)片表面(mian)(mian)處(chu)，并(bing)且(qie)隨(sui)(sui)著(zhu)干(gan)(gan)(gan)燥時間的(de)(de)延長，集(ji)流體(ti)附(fu)近的(de)(de)SBR含(han)量(liang)越(yue)來越(yue)少(shao)，表面(mian)(mian)處(chu)的(de)(de)SBR則不斷增加，表現出(chu)明顯的(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)遷移(yi)現象（binder migration）。極(ji)(ji)(ji)片的(de)(de)干(gan)(gan)(gan)燥至少(shao)可(ke)分(fen)(fen)為兩個階(jie)段(duan)：恒(heng)速(su)(su)干(gan)(gan)(gan)燥階(jie)段(duan)（constant-rate drying period）和減(jian)速(su)(su)干(gan)(gan)(gan)燥階(jie)段(duan)（falling-rate drying period）。在(zai)恒(heng)速(su)(su)干(gan)(gan)(gan)燥階(jie)段(duan)前期(qi)，粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)接劑(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)極(ji)(ji)(ji)片中均勻分(fen)(fen)布，由于溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)蒸發速(su)(su)度>非活性物質擴散速(su)(su)度，主(zhu)要發生溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)揮發及顆粒(li)物質的(de)(de)重(zhong)新排列(lie)。隨(sui)(sui)著(zhu)溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)大(da)量(liang)蒸發，少(shao)量(liang)溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)毛細管(guan)力作用下拖拽粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)極(ji)(ji)(ji)片表面(mian)(mian)富集(ji)，粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)向上遷移(yi)，底層SBR粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)越(yue)來越(yue)少(shao)，表層粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)越(yue)來越(yue)多，分(fen)(fen)布不均勻。

極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)在(zai)(zai)(zai)室(shi)溫（20℃）條件下(xia)干燥和不(bu)同(tong)厚(hou)度(du)層SBR粘結劑分(fen)(fen)布，由此可(ke)知室(shi)溫下(xia)極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)干燥速度(du)較慢，但粘結劑分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)(yun)，在(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)厚(hou)度(du)區域(yu)粘結劑濃度(du)幾乎(hu)相(xiang)同(tong)，表現出更(geng)好的(de)(de)分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)(yun)性。由此可(ke)見在(zai)(zai)(zai)極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)干燥過(guo)程(cheng)中(zhong)，不(bu)同(tong)溫度(du)（干燥速度(du)）下(xia)極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)成分(fen)(fen)均(jun)勻(yun)(yun)性發生(sheng)顯著變化。高溫干燥，溶劑蒸發速度(du)快，粘結劑分(fen)(fen)布不(bu)均(jun)勻(yun)(yun)，室(shi)溫下(xia)只有溶劑在(zai)(zai)(zai)表面蒸發，粘結劑遷移所(suo)需毛細管力較小，分(fen)(fen)布更(geng)為均(jun)勻(yun)(yun)。在(zai)(zai)(zai)實(shi)際生(sheng)產中(zhong)為了提高生(sheng)產效(xiao)率(lv)，極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)干燥通(tong)常(chang)在(zai)(zai)(zai)較高溫度(du)下(xia)進行，同(tong)時采用(yong)多段式(shi)多節烤(kao)箱進行烘烤(kao)，因(yin)此在(zai)(zai)(zai)極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)涂布干燥時對烤(kao)箱溫度(du)、氣流量、真(zhen)空度(du)、涂布速度(du)的(de)(de)控制直(zhi)接影(ying)(ying)響極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)組分(fen)(fen)的(de)(de)均(jun)勻(yun)(yun)性，從而影(ying)(ying)響極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)性能。

在(zai)涂布干燥過程(cheng)中(zhong)極(ji)(ji)片(pian)內(nei)各(ge)組分(fen)的均勻分(fen)布對電極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)能產生(sheng)重大影(ying)響(xiang)，粘(zhan)結劑(ji)、導電劑(ji)等非活(huo)性(xing)(xing)(xing)物質的非均勻分(fen)布不僅使得極(ji)(ji)片(pian)剝離強度、柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)衰減，同時顯(xian)著增加極(ji)(ji)片(pian)內(nei)阻，從而降低電極(ji)(ji)的倍率性(xing)(xing)(xing)能和(he)循環(huan)穩定性(xing)(xing)(xing)。

結(jie)(jie)果表明干(gan)燥(zao)溫度(du)對粘(zhan)接的(de)分布(bu)均(jun)勻性(xing)參數(shu)顯著影響(xiang)。在實(shi)際的(de)極(ji)片涂布(bu)中需要從溫度(du)（均(jun)勻性(xing)）、速(su)度(du)、噴嘴氣流量(liang)、烤箱真空度(du)等方(fang)面優化干(gan)燥(zao)工藝，在提(ti)高效率(lv)的(de)同(tong)時(shi)維持粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)的(de)均(jun)勻分散。問題再次回到了溶劑(ji)(ji)的(de)含(han)量(liang)即漿料固含(han)量(liang)的(de)提(ti)升上，溶劑(ji)(ji)越(yue)少，干(gan)燥(zao)時(shi)間越(yue)短、相同(tong)面密度(du)下(xia)濕膜厚度(du)越(yue)薄，粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)遷(qian)移(yi)時(shi)間越(yue)短越(yue)不顯著，極(ji)片分布(bu)均(jun)勻性(xing)越(yue)好。