12月20-21日，由第一锂电网、锂电百人会联合主办，上海贺励商务咨询有限公司承办的2022中国国际正负极材料产业大会（简称：金砖正负极论坛）在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展览展示”，以“紧抓材料机遇，大力发展锂电”为主题，通过话题设置，引发讨论，引爆业内对“正负极”的关注，解读最新能源发展困惑，诠释机遇及发展方向。促进投资商、生产商、运营商、政府之间的对接，深度了解用户体验。（大会论坛现场视频）演 讲 实 录
杭州嘉智信诺化工股份有限公司董事长陈永康出席论坛并发表主题演讲——《信诺分散剂在正极浆料中的应用》以下为演讲实录： 陈永康：大家早上好！下面我给大家汇报的是信诺分散剂在正极浆料中的应用，我来自杭州嘉智信诺化工股份有限公司。我的报告分为四个内容：第一，关于嘉智信诺杭州嘉智信诺新材料有限公司是安徽嘉智信诺化工股份有限公司投资控股的全资子公司，专注锂电化学品用信诺品牌助剂的研发和销售，成功实现了碳纳米管浆料用分散剂、正极和负极浆料用分散剂、流平剂、消泡剂等系列产品的产业化及应用。安徽嘉智信诺化工股份有限公司位于安徽省池州市东至经济开发区。“嘉智信诺”是聚焦特殊化学品技术研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业，是安徽省专精特新企业。“嘉智信诺”研发中心获得省级“安徽省涂料油墨用特种分散剂工程技术研究中心”和市级“322”产业创新团队称号，拥有专利23件，其中发明专利14件，新型实用专利9件。公司的发展历程，公司2004年在江苏南通，我老家是江苏的。我们在2011年收购了池州公司，2015年新三板挂牌上市，2022年二期项目已经投产。目前杭州作为一个锂电池的添加剂的业务运营中心，我们在江苏南通有涂料、油墨添加剂的业务运营中心，包括广州也有一个业务运营中心。在江苏南通、安徽池州，我们有研发应用技术实验室，生产基地在安徽池州。
如图所示，是相关的实验室和仪器。这几张图片是公司的基本资料，这是一个中控室，现在化工企业都实现了全自动的DCS控制系统，这是一个总控室。第二个图片是车间的一角，有不同的反应釜，后面的图片是尾气处理装置，包括中控室、生产车间、尾气处理VOC在线检测系统，化工企业是按照石油化工规范来设计的。第二，锂离子电池制浆工艺大家做锂电池很清楚，电池制浆关键工艺是将活性物质、导电剂、黏结剂混合溶解、均匀分布在溶剂中，形成稳定悬浮液的过程，这是电池制浆的工艺。理想的电极浆料应具有优异的流变特性，才能稳定、均匀地涂覆在集流体表面，同时保证固体颗粒分散均匀与稳定，不自发产生沉降与团聚，能形成相互连通的电极微结构。浆料混合分散不充分时，活性物质合导电剂颗粒发生团聚，与黏结剂形成较大的球状物，无法实现稳定链接，没有良好的离子通道与导电网络，严重降低电极化学性能。电池浆料分散的优劣，不仅与分散设备（物理搅拌）相关联，还与是否添加了优质的分散剂（化学吸附）息息相关，优质的分散剂可使分散后的颗粒受到适当的保护而不会再产生絮凝。我们在制浆过程中，基本原理首先颗粒在表面润湿，研磨分散让颗粒相对地稳定。液体取代颗粒表面的空气或水包覆在颜料或者活性物质的表面，再由机械力将颗粒聚集体分散成较小的颗粒，分散后的颗粒受到适当的保护，不会产生絮凝，这是基本的颗粒稳定分散过程。第三，分散剂的作用原理润湿分散剂对颗粒的稳定机理：润湿分散剂具有界面活性，可降低液体表面张力，显著增进对颗粒的润湿性。润湿分散剂具有二段结构，颜料亲和基团（锚定基Anchor）与树脂溶液相容链段（Tail)。利用锚定基吸附在颗粒表面，再通过相容链段伸展于树脂溶液，可在粒子表面形成一层保护层防止颗粒聚集絮凝。颗粒被润湿分散剂包覆后，利用电荷斥力和空间位阻，可以减少粒子间的作用力，大幅降低体系粘度，减小触变性，使体系趋向于牛顿流体。分散比表面积大、表面极性基团少的导电炭黑、石墨烯、碳纳米管等需选择高分子量润湿分散剂，以获得更好的降粘效果及储存稳定性。这个是作用的基本图示，颜料离子让它们相互排着。润湿分散剂在正极浆料及碳纳米管浆料中的作用：在电池电极中，添加导电碳结构物质（如：炭黑、碳纳米管或石墨烯），以便与活性材料（正极、负极）和粘合剂形成复合结构，确保获得高的电子传导率。炭黑粉末状态是一种团聚体，在电极浆料制备过程中，需要将其分散成较小的集聚体，否则包括活性材料和粘合剂的电极涂层的电阻率就较高，甚至影响到电池容量的衰减寿命。只有当炭黑团聚体分散成均匀分布在电极中并形成互联网络状集聚体时，电阻率达到最小值。当然，过度分散会使导电的集聚体相互分离，损失了电极导电的路径，从而会导致电极的电阻率增大。信诺LD1126是带有共轭基团的嵌段共聚物，属于高分子聚合物分散剂，它将两种功能结合在一个聚合物结构中。聚合物的表面亲和基团吸附在颗粒表面，而溶剂亲和部分与溶剂和粘合剂相互作用。因此，它们加速固体颗粒掺入液体介质中的速度，并使分散的颗粒不再凝聚。通过静电排斥或空间位阻来保持颗粒之间适当的间隔，以确保浆料的储存稳定性。第四，锂电池正极材料制浆用分散剂，分别对于磷酸铁锂、三元、层状氧化物的应用我们这个产品，正极浆料可以做，碳纳米管浆料也可以做，如图所示是基本的添加量，在做的过程，比如做正极浆料的时候在PVDF分料溶解后加入分散均匀，再混入正极浆料当中。如果做碳纳米管的话，先和NMP混合均匀，再添加碳纳米管分散研磨。这个产品如果用于磷酸铁锂制浆，它的作用是什么？（1）首先是优异的降粘性，对比空白样，可以提高磷酸铁锂浆料固含8%。如果不加分散剂，固含只能做到54%，实验室的数据是这样，再做不上去了。如果再涂布的话，在同一个面积当中，量就少了，活性物质就少了。我们这个分散剂在磷酸铁锂当中具有优异的降粘性，可以提高磷酸铁锂固含8%。（2）添加量小，实验室数据：与竞品比较，添加量可减少0.2%；由于其固含量为60%，所以，相对于竞品而言，极片中实际增加了不能挥发的物质为0.42%，而如果添加竞品，则极片中实际增加了不能挥发的物质为0.9%。等于说现在电池极片当中不希望有其他的物质，最好什么都不加，我们这个产品对于竞品而言，添加量小，只要浆料的0.42%，竞品要0.9%。（3）不影响电阻率，实验室数据：空白样与添加信诺LD1126分散剂的电阻率一样，而竞品的电阻率高很多。（4）优异的分散效果，通过高低倍电镜扫描图片可以看出，亚微米级磷酸铁锂颗粒均匀分布在导电网络中，提高电化学性能。（5）对碳纳米管浆料具有二次分散效果，其实储存一个月两个月已经有了可能部分的反出、黏度可能增加，细度也增加了，本身这个分散剂既对于正极材料有作用，它对于碳纳米管也有作用，所以再次作用的时候有二次分散作用。（6）对导电炭黑（含科琴黑）具有优异的分散效果。日本的科琴黑最难分散，当然导电性能比一般的导电炭黑好。因为分散剂对于碳纳米管浆料、正极材料、导电炭黑都有分散效果，所以它能够更好地回到优异的分散效果，在电镜扫描中可以看到，能够使碳纳米管浆料导电剂更加均匀地分布在磷酸铁锂当中。如图所示这是具体的正极浆料的配比，比如磷酸铁锂SP的炭黑、PVDF，碳纳米管浆料，浆料固含62%，先溶解PVDF，再加入润湿分散剂混合均匀，再加入磷酸铁锂、炭黑、NMP溶剂混合均匀。分散研磨1小时，加入碳纳米管浆料等等，检测细度、黏度、电阻率。我们这个浆料添加分散剂可以提高8%的浆料固含，空白样意思说这里面没有加分散剂，后面一个只有54%。为什么这个要54%？我们在涂布的过程中是有黏度要求的，一般在六七千左右。如果不加分散剂，根本就是一堆渣，根本不好涂。怎么办？加溶剂，加NMP。如果加的话，涂布黏度可以降到6450，固含只有54%了，顾此失彼了。竞品要做到7200，我们是6700的涂布黏度，它要添加0.9%的分散剂，分散剂的添加量对于活性物质。看一下电阻率，信诺1126是0.03，竞品分散剂0.12，空白样没有加分散剂也是0.03。所以我们说这个产品对电阻率没有影响，提高了浆料的固含。再看一下电镜扫描。这是一千倍的，可以明显地看到分布状态是不一样的，就是这几个物质在里面，我们现在纯粹如果不加分散剂，就机械搅拌，不足以把碳纳米管浆料、导电炭黑均匀分散在这样一个体系里面。再看一下3000倍的效果、5000倍的效果、10000倍、20000倍的效果。可以看到20000倍可以看到碳纳米管在浆料的分布了。从最基础的1000倍的角度，就能看到谁家的东西好，加不加？必须要加。我们这个分散剂应用于镍钴锰酸锂（三元）制浆。我这里选了两个样，也不一样，不同的比例情况也不同。镍钴锰酸锂532的产品有较好的降粘性，相较于空白样，具有较好的流态，电阻率影响比竞品小，优异的分散效果，对碳纳米管浆料具有二次分散效果，对导电炭黑具有优异的分散效果。如果用于622的三元，它的情况较好的降粘性，可以降低极片的电阻率，我们发现分散剂在不同里面有不同。磷酸铁锂不影响电阻，在532里面是电阻率影响比竞品小，在622高镍的体系当中，可以降低极片的电阻率。实验室数据可以看到，分散剂做出来比空白样电阻率低，竞品的电阻率高很多，优异的分散效率、优异的分散效果，对碳纳米管、导电炭黑也有二次分散效果。这个是用于532正极浆料，532和磷酸铁锂不同，它做64%可以做，相当于如果不加分散剂也可以做，不加分散剂空白样，它的电阻率0.48，加了我们的分散剂0.945，竞品来说1.251。对比未加分散剂的空白样，降低了黏度，提高涂布施工性。我们的分散剂对比竞品分散剂，电阻率的影响小很多。看一下电镜扫描，这是1126 1000倍和空白样的。空白样像混凝土的表面、水泥的表面。再看一下3000倍的电镜扫描图、10000倍的电镜扫描图、20000倍的电镜扫描图、30000万倍的电镜扫描图，同样这是碳纳米管。这个产品如果用于高镍的体系，我们发现不一样。高镍体系固含做不高，只能做60%，我们发现加了分散剂之后不是说能把固含提高，我们的添加量0.7是空白样，我们发现空白样电阻率是0.774，加了分散剂以后是0.562，降低了电阻率，竞品2.86。对于高镍含量的三元材料没有分散剂，在正极材料制浆时，颗粒间团聚严重，细度难磨下来。看一下电镜扫描图，一千倍、三千倍、一万倍、两万倍、两万倍。三元材料也不一样，昨天有介绍过有8系、9系。再看一下1126应于层状氧化物制浆。添加方式都是一样的，这里面有较好的降粘性能，可以降低极片的电阻率，实验室数据我们这个产品比空白样低；优异的分散效果，同样还有几个碳纳米管、导电炭黑的作用。如果做钠离子层状氧化物，假设做60%的固含，分散剂添加量比如0.4%，如果空白样电阻率是0.56，竞品分散剂0.88，我们的分散剂0.33，电阻率明显比空白样低。我们在实验室发现层状氧化物制浆时，搅拌不能停，如果停下来，就成了果冻状，影响涂布，添加了分散剂可以减缓浆料的凝胶时间，减少对涂布性能的影响。我们做磷酸铁锂，在做三元的时候，搅拌搅好了可以停下来，它正常几个小时的涂布，但是做钠离子电池的时候，搅拌一停就成果冻了，正极材料不一样，做出来的制浆现象是不一样的。如图所示是电镜扫描图片，1126和竞品以及空白样的对比。一千倍、三千倍、一万倍、两万倍、三万倍。一万倍的时候，空白样、竞品可以看到导电剂明显的分布。总结：从低倍和高倍照片中容易看出，未添加分散剂的亚微米级正极材料颗粒与导电剂乙炔黑颗粒分散不够均匀，在低倍和高倍照片中均可看出存在导电剂乙炔黑的局部团聚和局部贫乏现象。而添加分散剂的极片中，导电剂乙炔黑在电极中形成均匀的导电网络，而亚微米级正极材料颗粒则均匀分布在导电网络中。这就有利于降低正极的阻抗，提高电阻的性能。相对而言，信诺LD1126分散剂在正极材料制浆中具有降粘性好、电阻率影响小和分散更均匀等特点。正极材料制浆既需要设备的“物理搅拌”，又需要分散剂的“化学吸附”才能提高极片的良品率和电化学性能。这个产品是在磷酸铁锂合成生产当中的分散剂，它是一个嵌段共聚物，活性物含量100%，磷酸铁锂表面改性，添加量前驱体1%~5%，添加方式将分散剂加入去离子水中搅拌溶解，再加入磷酸锂、磷酸铁不断搅拌得到溶胶。改性后的磷酸铁锂具有如下特性，一方面降低了合成过程中的黏度，提高了固含黏度。现在很头疼的问题是如何把浆料的水加得少一点，黏度做高一点，更小的粒径，更大的比表面积、更好地充放电性能。信诺LD1215分散剂水溶性好，不易受酸碱影响，可以对胶体粒子表面进行包覆，阻碍了粒子间团聚，经过焙烧后，信诺LD1215慢慢除去，留下细孔；改性后的磷酸铁锂表面具有更高的比表面积、更均匀的粒径分布和更小的颗粒尺寸，锂离子有更多的通道嵌入活性物质中，且由于颗粒尺寸较小，锂离子迁移的路径更短，锂电池倍率性能提升。这是磷酸铁锂表面改性的分散剂。谢谢大家！
