锂电池正负极浆料过滤工艺！

阴极浆液含有作为活性成分的三元材料（Li(NiCoMn)O ₂ ）或LiFePO 4 、作为粘合剂的聚偏氟乙烯（PVDF）、作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮（NMP）、以及作为添加剂的一些其他化学品。 阳极浆液由以下成分组成：作为活性成分的石墨、作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、作为溶剂的 去离子水（ DI水 ） 、以及作为添加剂的一些其他化学物质，如羧甲基纤维素（CMC）用作增稠剂。

 采用单一微米精度过滤器、梯度孔径结构过滤器或多个孔径从上游到下游递减的过滤器来优化过滤。过滤系统的优化取决于活性电池颗粒的粒度和分布。向涂布喷头提供高质量浆料需要监测系统及每个过滤器的压降，这确保了向模头提供足够的浆料；及时更换过滤器，以防止由于过滤器上的高压降而导致流量衰减。浆料涂覆工艺的设计各不相同，大多数系统使用两级或三级过滤。大多数客户设计使用金属网作为第一级过滤。金属网过滤器可以清洗和重复使用，以降低运行成本。第二和第三级过滤采用无纺布深层过滤器。囊式过滤器是第二和第三阶段操作的不错选择，可缩短清洁时间并快速更换，从而降低了连续涂覆过程中中断的次数。

图 1 ：典型阴/阳极浆 料 过滤工艺

 阴/阳极浆 料 中还含有凝胶状污染物。凝胶是由浆液中的粘合剂过早固化或干燥而产生的。 去除凝胶状杂质的 较好 方法是使用刚性 深层 过滤器。当凝胶状污染物未去除或通过表面过滤器挤出， 它们 将沉积在阴极或阳极电极上，导致电池性能下降。

图 3 ： 深 层滤材 与表面 滤材 的比较

在浆 料 过滤过程中，需要具有 陡峭 （分级） 截留曲线 的过滤器，以阻止超大颗粒，并让小粒 径 的有效成分通过。分级过滤有助于去除大颗粒浆 料 ，同时保持固体含量。 分级过滤器通常采用 孔隙 密度均匀的 滤材 制成。

图4：分级滤材与澄清滤材比较

 此外，使用具有分级刚性结构 滤材 的深 层 过滤器进行浆 料 过滤， 可以 提供 大量 过滤层并防止由于施加压力而导致的孔径变化。

       电极浆料成本较高，尤其是由于活性原料的高成本而导致的阴极浆液。因此，应尽可能避免浆料浪费。囊式过滤器设计应具备低溢出，甚至无溢出、浆料材料易回收、减少清洁和使用溶剂以及减少固废等优点。相比之下，如果在涂覆过程中使用芯式过滤器，则需使用溶剂或去离子水清洗使用过的过滤器滤筒，这将导致锂离子电池制造过程中的额外运营成本。

       通过对浆料进行适当的过滤，将大颗粒和易变形的污染物去除，可大大减少电池缺陷。因此，能够生产出一致的高质量浆料，实现阴/阳极电池和涂覆工艺的稳定性。3M™Betapure™AU系列滤芯具有刚性自支撑结构，适用于高粘度浆料过滤。3M Betapure系列滤芯在其使用寿命期间具有出色的过滤能力。自始至终，过滤器性能保持稳定。3M Betapure AU系列过滤器的刚性结构不易变形，能够抵御颗粒卸载或过滤器旁通，同时提供高效的颗粒去除能力。相较于表面过滤器，在相同的压降下，3M Betapure AU深层滤材可以滤去更多可变形的凝胶状污染物。此外，3M Betapure AU滤芯孔隙均匀，可拦截超大颗粒，允许小粒径有效成分通过，具有良好的分级性能。

此外，3M™ CTG Klean密封型过滤系统GPJ系列是一种软囊式过滤器设计，用薄膜封装滤芯，在过滤器和金属外壳之间提供物理屏障。所有的压力负载都转移至金属外壳上，从而不需要沉重的塑料体。较大限度减少了物料使用，同时优化了物料浪费。这种柔软而薄的塑料膜很容易切开，以回收过滤结束后留在囊式过滤器的任何残留浆料。这些设计优势有助于降低客户的过滤总成本，根据计算，一支20" 3M CTG-Klean密封型过滤系统GPJ系列囊式过滤器可回收约0.5L的浆料。按100美元/升计算阴极浆液成本，每次更换过滤器能节省50美元。3M CTG-Klean密封型过滤系统GPJ系列囊式过滤器可兼容3M Betapure AU、3M™ Betapure™ NT-T和3M™ Micro-Klean™ RT滤芯。这些过滤器各自具有独特的特点和优势，可用于优化阴极或阳极过滤系统。在大多数情况下，两级或三级过滤器组合可以提供优化的过滤流程，从而延长过滤器寿命、减少过滤器更换并降低总运行成本。