后边开端共享第二部分内容，本文真实太长，我也不想再分次发布了，感兴趣的话请耐性看完，了解不对之处，欢迎批评指正。

5、涣散剂和外表活性剂的影响

外表活性剂在浆料制备中对颗粒聚会的涣散有重要的影响。它们一般经过两种办法阻挠颗粒聚会，使活物质和导电剂更好混合，浆料愈加均匀。

（1）颗粒聚会体的涣散由颗粒外表和浆料溶剂的触摸角操控，触摸角取决于颗粒资料与溶剂的彼此效果，其值越小,溶剂对颗粒外表的效果力越大，粉体涣散效果则越好。外表活性剂减小触摸角，缩小聚会体内部效果力和颗粒-溶剂效果力的差值，因此利于聚会体涣散。即便外表活性剂下降触摸角至0，但这一热动力学条件并不会消除粉体涣散所需求的激活能，因此聚会体的涣散依旧决议于拌和输入能量强度。

（2）浆猜中，终究的聚会体尺度、活物质和导电剂的散布状况、浆料的均匀性和团簇的描摹也是颗粒重组进程所操控的，这个重组是由彼此碰撞的团簇之间的吸引力所构成的。外表吸附改动团簇内部的效果力，阴离子或阳离子外表活性剂经过静电力效果阻挠团簇兼并，一起也会构成空间位阻。

已有文献报导经过向浆料添加外表活性剂进步活物质和导电剂的混合效果和充电机充电蓄电池功能。如文献报导了外表活性剂辅佐拌和工艺（衬底诱发凝结，substrate induced coagulation，SIC）。 SIC工艺按照活物质颗粒吸收才干严格操控添加量，向活物质悬浮液中参加外表活性剂，这可以使细微的导电剂颗粒均匀散布在较大的活物质颗粒外表上。 外表活性剂（明胶或聚乙烯醇）对导电剂具有很强的亲合力，因此导电剂均匀散布在活物质外表上。这样所制作的电极功能得到改进。

如果活物质纳米颗粒比导电剂还小，也可以选用相似的办法。将高长宽比导电剂（碳纳米管，CNT）与粘合剂溶液（聚丙烯酸，PAA）混合，CNT被粘合剂分子围住。随后，将纳米活物质颗粒参加到被PAA围住的导电剂悬浮液中，活物质颗粒将均匀地粘附在导电剂外表上（该工艺被称为聚合物辅佐拼装）。该办法具体示意图如图8a所示，由图8（b）可见，所制备的电极的功能优异。

如上所述，充电机充电锂离子蓄电池电极浆料不只含有固体部分（活物质/导电剂）、溶剂和外表活性剂（并非一切浆料都有），并且还有溶解的聚合物（粘合剂）。并且，粘合剂对活物质/导电剂的涣散进程发生重要影响。首要，粘合剂常与活物质/导电剂外表彼此效果，经过空间位阻或静电效果阻挠活物质/导电剂二次颗粒的兼并和聚会，这个进程取决于粘合剂和活物质/导电剂外表性质。粘合剂可以下降触摸角，利于浆料溶液潮湿活物质/导电剂外表。因此，溶解的粘合剂也相似于外表活性剂。因为导电剂/粘合剂浆料的毛细效果，具有低触摸角的粘合剂溶液还有助于枯燥时在相邻活物质颗粒之间构成粘合剂/导电剂彼此混合的导电网络通路，这些通路进步了活物质颗粒间的电导率，然后进步了电极的功能和循环寿数。第二，粘合剂溶液的弹性性质对拌和进程具有显着的影响，特别是流体剪切应力拌和。第三，粘合剂聚合物链可以彼此效果构成彼此衔接的网络，然后导致颗粒聚集体或构成絮凝浆料。粘合剂改动活物质/导电剂外表与浆料溶剂的彼此效果，这可以使活物质/导电剂颗粒聚合，或许相反地，也可以有助于活物质/导电剂粉末的涣散，这要害取决于粘结剂的特性。

现在，因为水比有机溶剂廉价，不易燃和环境安全，在充电机充电锂离子蓄电池浆料出产中倾向于运用水基溶剂浆料。水做溶剂就需求水溶性粘合剂，因为PVDF这种粘合剂及其溶剂（NMP）存在安全问题，所以防止运用最常见的PVDF粘合剂（需求非水溶剂）确实是有利的。还有报导称，与运用非水性浆料制备的电极比较，用水基浆料制备的电极粘合剂散布更均匀（因此具有更好的功能）。此外，水溶性粘合剂关于高容量Si基负极是优选。

水性剂的具体特征就是许多活物质/导电剂资料对水的亲和力低，特别是硅基资料和石墨类导电剂。要处理这个问题，一般选用一类粘结剂，它们在活物质/导电剂的外表是活性的，这类粘结剂包含聚丙烯酸酯，明胶，壳聚糖/壳聚糖衍生物，纤维素/纤维素衍生物，藻酸盐等。据报导，这些粘合剂阻挠活物质/导电剂聚会，并且经过削减触摸角来坚持活物质/导电剂粉末涣散。粘合剂辅佐效果下溶剂浸透进入粉末聚会内部也对团簇分化发生了重要的影响。浸透可以在两个相反的方向上起效果：它可以使团簇细密化，添加聚簇对涣散的阻力；另一方面，又可能有利于削减聚集体的整体内聚力而添加涣散性，这首要依据粘合剂溶液的粘度和粘合剂与活物质/导电剂外表彼此效果的特性决议。粘合剂溶液并不总是对所用活物质都有好的涣散才干。在许多情况下，外表活性剂/涣散剂的运用进步了活物质/导电剂浆料的涣散性和均匀性。可是，外表活性剂可能会存在问题。榜首个问题是外表活性剂在浆料枯燥后依然存在于活物质/导电剂外表，因此可能危害电极导电性，这种情况下，运用在电极枯燥进程中会消失的挥发性外表活性剂（例如乙醇）是有利的。第二个问题是许多用于水性浆猜中的阴离子/阳离子外表活性剂/涣散剂可能引起铝集流体的腐蚀。

总归，外表活性剂可以显着改进浆料均匀性，并且与料制备技能相结合增强活物质/导电剂混合程度。一起，外表活性剂的挑选也要当心，外表活性剂残留物可能危害电极功能。

6、浆料制备投料次序的影响

据报导，由相同的活物质，导电剂和粘合剂制备的电极的功能与电极浆料的混合投料次序显着相关，这在具有各种活物质，导电剂和粘合剂的不同的正、负极浆猜中得到证实，一些实例如图9所示。如果运用不粘稠的溶剂开端拌和进程（粘结剂多步拌和中的第二步和第三步添加），并逐渐参加固体组分，数值模仿证明了多进程拌和的优点（参见图10a）。图10b标明，关于不同形状和尺度的活物质颗粒，一步法拌和制备的电极比两步和多步制备的电极电导率更低。一起，一切的两步和多步拌和工艺的电极都具有相似电导率。

电极的电导率和粘合剂散布取决于活物质的形状和尺度，更大程度上取决于拌和工艺改动。与一步法比较，多步法2（multi-step 2）添加了由小多面体活物质颗粒制成的电极的电导率（1.35倍）。一起，如果多面体状活物质变为立方体状活物质，制备工艺相一起电极的电导率也会添加（1.30倍）（见图10b）。这说明，为了正确比较不同工艺的成果，评论浆料混合次序的影响时，AM颗粒的形状也要考虑在内。浆料制备进程次序的改动导致制备的电极形状改动，这又会影响电极功能，这种工艺改动可以用作电极功能优化的有力办法。电极层描摹改进包含活物质与导电剂散布状况的改动，活物质/导电剂与粘合剂散布状况的改动，电极层孔结构的改动，及其归纳改动。此刻，特别要注意粘合剂溶解度和粘合剂与涣散粉末外表的彼此效果对浆料组分的散布状况起要害效果。因此，关于不同的浆料（不同的导电剂，不同的活物质，不同的粘合剂和不同的溶剂），最佳拌和工艺也是不同的。

文献报导证明了浆料制备进程序列改动的潜力。浆料组分为石墨粉（活物质），导电剂和PVDF，NMP用作浆料溶剂时，选用两种不同的进程次序制备浆料：榜首种办法为将活物质和导电剂在NMP中涣散，然后将粘合剂溶解在制备好的活物质/导电剂/NMP浆猜中；另一种办法是将导电剂涣散到预先制备好的PVDF/NMP溶液中，然后将活物质粉末涣散到导电剂/PVDF/NMP浆猜中（图9b）。作者将这两种浆料制备的负极的循环寿数差异与这些电极层的机械功能的差异相关起来。由两种浆料制备的电极具有相似的导电性，可是具有不同的杨氏模量，并且第二种办法中制备的电极的杨氏模量较低（电极层刚性较差）。因为PVDF/NMP溶液的粘度显着高于NMP溶液的粘度，所以粘性的PVDF/NMP浸透到活物质团簇内并在活物质漫延，这就呈现了问题。

这一假设与在旋转叶轮粉末涣散进程中的规则共同，剪切速率越大，涣散粉末团簇的终究尺度越小。大局剪切速率G可由式（1）表明：

其间，T代表叶轮转矩，ω代表叶轮的角速度，μ代表动态粘度，V代表聚集体的体积。因此，粘度越小，剪切速率越大。如果溶剂的粘度高，则在枯燥时难以将活物质颗粒分隔，并将粘结剂涣散到一切活物质颗粒的外表。成果，PVDF分子首要与外部活物质颗粒外表触摸，枯燥后聚合物链没有沿一切活物质颗粒外表延展。因此，粘合剂不会固化在孔内，并且大部分在颗粒外部纠缠在一起，因此电极机械拉伸功能有限，并伴随着活物质锂化/脱锂进程的应力。因此，电极层也显示出很大的刚度。与此相反，将活物质/导电剂涣散在低粘度NMP的进程中，粉末聚会体较小，然后在PVDF添加时，粘合剂自在扩展到活物质颗粒外表上，粘合剂分子浸入活物质孔隙内。因此，粘合剂分子与活物质颗粒具有更多的触摸，留下额定的自在空间吸收拉伸负荷，和在接连的锂化/脱锂循环时发生的应力负荷。还有报导称，PVDF分子在浆料制备之后构成相对较大和别离的网状线，浆料静置七天后，粘合剂沿着浆料涣散（参见图11）。这说明PVDF均匀散布是一个缓慢的进程，聚合物实际上在拌和进程中不能均匀散布在一切的粉末外表。

Lee等人的作业研讨了其他活物质组分,作者研讨了浆料制备进程次序对LiCoO2 /导电剂/PVDF电极功能的影响（NMP用作浆料溶剂）。比较了两种不同的制备进程次序：榜首种办法将干粉预混合的活物质/导电剂粉末涣散在PVDF/NMP溶液中，而第二个种办法将相同的活物质/导电剂混合物涣散在较稠的PVDF/NMP溶液中（PVDF+NMP整体积的2/5），然后用剩余的NMP稀释得到的浆料（分三步，每步参加NMP整体积的1/5）。第二种办法完成了更好的功能（见图9a）。作者以为经过首要将活物质/导电剂混合物涣散在较稠的PVDF/NMP溶液中完成了更均匀的导电剂散布，使电极导电性添加。在制备其它氧化物类活物质， Li2.2V3O8 /CB/PMMA[乙酸乙酯+碳酸亚乙酯]浆料的情况下，具有相似的效果（如果浆料制备从较稠的溶剂开端，即如果从一开端就添加了粘合剂，则具有更好的电极功能）。

因此，综上所述可以得出定论，制备进程次序的改动会依据组分的性质而具有不同的效果：

•在石墨/ 导电剂/ PVDF浆料的情况下，如果首要运用较稀的溶剂进行涣散，则会构成更好的粘合剂散布结构。

•在[Li1.2V3O8或LiCoO2] / 导电剂/ [PVDF或PMMA]浆料的情况下，如果开始溶剂较稠，则会构成更好的粘合剂散布。

因为不同的描摹改动，电极功能得到进步，这存在两种解说：榜首，假设电极电导率的进步（因为更好的活物质/导电剂混合）是功能进步的原因，当电流密度较高时，其效果是最显着，如图9a所示。第二，描摹改动与电极机械功能的改进有关，而电极电导率没有显着改动。由制备进程的次序改动引起的两种类型的电极功能改动取决于浆猜中活物质-导电剂-粘合剂-溶剂彼此效果，不只与活物质，导电剂和粘合剂自身性质有关，还可以取决于特定的活物质 / 导电剂 /粘合剂组合。

目前，先将浆料组分进行预先干粉混合（活物质/导电剂、活物质/粘结剂，以及活物质/导电剂/粘合剂），然后将这些混合粉体涣散到溶剂（或粘合剂溶液）中，这成为一种趋势。许多研讨报导干混工艺，再参加溶剂（或粘合剂溶液）和混合粉末的预先涣散往往对电极终究功能发生活跃的影响。

经过预先干混，改进电极功能有两个途径：

（1）AM（活物质） / CB （导电剂）/粘合剂混合粉体的干混。这种办法的突出特点是PVDF粉末对CB的亲和力显着高于PVDF对AM的亲和力，因此实际上首要构成了CB / PVDF混合相，然后AM颗粒聚会体涣散并被导电粘合剂混合相分隔开（见图12a）。在进一步的粉末涣散中，浆料坚持图12a所示的结构即涣散AM颗粒被CB /粘合剂混合物分隔开，并且枯燥后依然坚持如此描摹。这使电极具有更高的导电性和更好的其他功能。AM / CB /粘合剂混合物的干粉混合涣散，所制备的电极比高能涣散电极功能更好（参见图12b），因为能量太高会损坏的干混混合物的精细散布结构。

（2）第二个办法是AM / CB（无聚合物粘合剂）的干混，然后将所得混合物涣散到粘合剂溶液中。以这种办法制备的电极的功能与AM和CB的混合密切相关，它们添加了AM颗粒的电子传导通路。可是，AM / CB的彼此触摸可能具有杂乱的特性。据报导，在AM / CB的高强度混合进程中，AM颗粒被薄碳层掩盖，相似于碳涂层，由化学镀碳构成，示例见图13。一般，这种电镀基本上改进了正极功能（大部分正极AM具有低导电性）。可是，在CB量缺乏的情况下，因为构成图13中所示的AM / [CB层] / [粘合剂层]分层结构，电极的导电性也可能很低。

干混后电极功能的改进与AM电子通路的添加有关，这是AM / CA混合愈加均匀所造成的，较小的CA颗粒在较大AM颗粒外表均匀散布。这种电子通路的改进与混合次序形式有关，但这种联系及其杂乱。并且，低能量混合的效果不显着（例如，报导称强力球磨混合器比钵和杵手动研磨混合更有用），超强混合一般也具有负效果，这是因为AM / CB质料粉末存在CB聚会，浆料制备进程中由AM / CB粉末“过共混”导致AM聚会（见图14）。

值得注意的是，AM / CB粉末电导率的添加不能确保进步终究电极功能。高能量粉末拌和机（Nobilta）所制备的AM / CA粉末混合物具有比低能量旋转鼓式拌和机更好的导电性，可是用Nobita混合的AM / CB粉末所制备的电极的导电性显着低于旋转鼓式拌和机处理的AM / CB粉末所制备的电极（图15）。 别的，只要当所选用的混合程序适宜特定的AM / CB性质时，干粉预处理才有助于取得更好的CA散布和电极功能，不然，预干混反而可能危害终究的电极功能。

7、含纳米碳、石墨和CNT浆料的的特性

近年来，石墨烯基和碳纳米管（CNT）资料完成运用不断添加。 该类资料常用作导电添加剂、负极活性资料，以及用作锂-空气充电机充电蓄电池的正极基底。这就需求处理含纳米碳资料（CCM）的浆料的问题，并开发适宜的涣散技能。

7.1、CNT

CNT首要用作导电添加剂，导电剂颗粒的长宽比越大，为了坚持绝缘基体和导电颗粒组成的复合资料的导电性，所需求的导电添加剂体积分数越小。因此，CNT和碳纳米纤维（CNF）导电剂是十分适宜电极组分，因为导电剂体积分数越小，活物质体积分数就越大，电极的能量密度就越高。许多研讨者受此启示，致力于在电极配方中选用这些高长宽比导电剂。CNT和/或CNF基的资料被成功地用作导电添加剂，与各种正负极资料（LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.7Co0.3O2、CFx、LiMn0.8Fe0.2PO、TiO2、Li2O4、TiO2、SnO 2、Ti4Ti5O12、Si ） 匹配，并且CNT / CNF基导电剂相关于常见的低纵横比导电剂具有优越性。CNT基资料涣散的质量激烈地影响电极的导电性，而制备含有高纵横比纳米导电剂浆料面对应战，因为这些导电剂简略成束。最常见的NMP / PVDF浆料溶剂有利于CNT涣散宽和束，可是水性浆料的就需求采纳特别的办法。

首要，因为激烈的范德华彼此效果，CNT的侧面简略彼此粘合。其次，在流体活动剪切混合进程中，除了颗粒之间的吸引力，单根纤维内部冲突也会导致CNT聚会。因此，拌和混合办法对含CNT浆料的终究质量影响巨大。超声波涣散被以为比较好的办法，并且常用于CNT涣散。可是，在延伸超声处理时，CNT可能发生开裂，因此最佳混合时刻和功率需求依据成果优化。别的，选用特别涣散形式也可能有利，例如，高能量和低能量超声的组合处理。

CNT成束会下降浆料功能，而CNT的平行取向对导电性有利。因此，浆料混合进程需求将CNT解束进程宽和束后的CNT整体平行取向进程相结合。例如，先高能量剪切混合，随后低能量剪切拌和组成的混合进程，这种工艺所制备的CNT-环氧树脂复合资料比独自延伸高能量混合工艺所制备的复合资料具有更好导电性。含有CNTs的浆料的制备也可以用外表活性剂辅佐，特别时水基浆料。虽然对CNT涣散方面，外表活性剂的效果差不多。而与常见的碳导电资料涣散比较，CNT的涣散进程最显着不同就是需求解束。为此，具有长亲水部分的外表活性剂更有利于CNT彼此排挤（排挤力效果在更长的间隔上并且也更有用）。相反，具有太长疏水部分的外表活性剂就不好，它们会一起与两个CNT颗粒彼此效果，导致CNT彼此吸引。许多常见的外表活性剂都有利于CNT解束。总归，CNT涣散外表活性剂的挑选需求特别注意。一般，最适宜的外表活性剂含有具有相对较短，平坦且刚性的链并具有显着的亲水和疏水结尾基团。

添加CNT涣散性的另一个办法是CNT外表改性，包含不同基团和/或分子与CNT的侧面和/或结尾共价衔接；还原处理，处理CNT带负电荷（即将其转化为“纳米管”）。这样的纳米管被阳离子围住，相似于聚合物电解质。 这些办法使CNT / CNF具有高涣散性。 可是，CNT改性可能阻挠终究的电极中Li +和电子搬运。

7.2、石墨烯

石墨烯是二维碳资料，它被用作充电机充电锂离子蓄电池负极活性资料，也用作正极的导电添加剂。负极一般仅由石墨烯和粘合剂，或石墨烯，粘合剂和3D纳米尺度碳添加剂制备。与3D碳混合的原因是石墨烯是具有相对较大尺度的平面问题，在必定程度上阻挠了Li +离子搬迁，这种空间效应可以经过引进3D纳米尺度炭黑和1D CNT来处理，作为石墨烯片之间的填充相供给Li +涣散途径。

另一种石墨烯基负极是石墨烯与其它负极资料混合运用。榜首，石墨烯常常用作其他活物质/石墨烯复合资料制备的衬底。在这种情况下，活物质和石墨烯之间的紧密结合在浆料制备之前就构成。 第二，石墨烯也可以与一般导电剂的办法一样运用，即作为浆料导电剂组分。

正极中，大多数研讨集中在浆料制备之前AM /石墨烯复合资料合成进程中摆放石墨烯形状。将石墨烯作为正极导电剂在浆料制备中参加时，可能发生石墨烯片的从头堆积，对电极功能有危害。与CNT相似，石墨烯也可以经过超声波涣散到常用的NMP / PVDF溶剂中或经过高强度剪切流体力学混合。将石墨烯和/或石墨烯基资料涣散在水基浆猜中也是一项具有应战性的使命，一般运用外表活性剂和/或对石墨烯外表修饰。

8、浆料特性与工业制备技能的联系

工业出产上，电极制备是用预先设计厚度的湿浆料涂覆在集流体上，然后枯燥，模头揉捏高速涂布机是首选设备。如图16所示，所制备的电极应具有均匀的厚度，无涂层缺点，涂覆进程应该高出产效率率（即涂层速度应该很高）。 为此，充电机充电锂离子蓄电池电极浆料（一般为非牛顿液体）的流体力学参数应满意在基材箔上取得均匀且无缺点涂层的条件。

首要，浆料涂层应该流延平整，最小化湿涂层的厚度动摇（这种厚度改动时模头揉捏涂布无法防止的），并且湿浆料流平应该足够快以匹配涂布速度，低粘度有利于快速流平。第二，如图图13a所示，涂布办法应该是安稳的，这就需求毛细管数坐落如图16a所示Boder line线下方的安稳区域内，即涂布窗口。（毛细管数，Ca =（μV）/σ，是浆料粘度μ，浆料外表张力σ和基材速度V的函数联系式）。

涂布出产需求适宜的浆料粘度。可是，浆料粘度操控也不应该危害终究的电极功能。关于粘度调理，常常选用调理浆料固含量的办法，电极功能也会遭到电极浆猜中固含量的影响，固含量太低在枯燥进程中AM / CA简略发生别离。

调整浆料粘度的另一个办法是运用外表活性剂。可是这种办法也应该当心运用，一方面，外表活性剂存在最佳浓度，很难把握。另一方面，外表活性剂残留在电极可能危害电极功能。

9、定论、总结与展望

该文概述并评论了AM / CA /粘合剂浆料制备的当时技能及其可能的未来发展。 列举了浆料制备技能的很多实例，这些技能的优缺点与终究的充电机充电锂离子蓄电池电极功能有关。 本文探讨了各种拌和混合技能的才干和潜力，并强调了电极形状和功能的差异也取决于前期的浆料性质。拌和涣散进程除了对电极形状（即AM / CA /粘合剂散布和电极孔隙率）有影响外，一些特别的涣散进程还可以改动电极组分的结构（AM，CA 和粘合剂），改动粘合剂和AM / CA外表的彼此效果，特别是球磨和超声波浆料制备办法。

电极浆料的制备技能挑选适宜，可以确保浆料的均匀性以及浆料组分的最适宜散布。只要这些浆料参数适宜，才干正确地改进电极形状，然后进步充电机充电蓄电池比容量和循环寿数。并且浆料制备和电极枯燥时刻减缩，节省贵重的原资料，取代贵且危险资料（溶剂和涣散助剂），这些都能下降制作本钱。虽然大量文献具体研讨了混合工艺参数（混合类型，拌和能量，涣散助剂等）之间的联系，可是，浆料功能和终究电极结构之间的联系并没有彻底弄清楚。

浆料的要求好像相当简略（AM，CA 和粘合剂均匀混合），可是，关于特定的电极浆料（如特定AM，CA和粘合剂的性质），我们需求集中精力挑选最佳拌和混合进程，而不是在现有报导中查找“最好的浆料制备办法“。一般，系统研讨并供给一些通用的杰出的拌和混合技能可能并不会有用（混合进程可能会危害一些AM和CA资料结构，可能损坏粘合剂，外表活性剂残留可能会危害功能等）。

杂乱多组分浆料制备工艺的基础知识也适用于其他技能范畴，如复合资料制备或药物/药学，这也为很多范畴的新产品设计和制备供给了的时机。