在电极制备过程中,常用的溶剂是 N - 甲基吡咯烷酮(NMP),它具有以下特性:
良好的溶解性
NMP 对聚偏氟乙烯(PVDF)等黏合剂有出色的溶解能力。PVDF 是一种高分子聚合物,在 NMP 中能够充分溶解,形成均匀的溶液。这使得它可以将电极材料中的活性物质和导电剂等成分很好地粘结在一起。例如,在制备电极浆料时,NMP 可以使 PVDF 均匀地包裹在活性物质和导电剂的颗粒表面,从而在干燥后形成结构稳定的电极。
合适的挥发性
NMP 的挥发性适中。在电极制备过程中的干燥步骤,如将涂覆有浆料的极片放入真空烘箱中干燥时,NMP 能够在一定的温度(通常为 80°C 左右)和时间(12 小时左右)内逐渐挥发掉。既不会因为挥发性过强而导致在极片还未形成良好结构时就快速干燥,出现干裂、成分分布不均等问题;也不会因为挥发性太弱而长时间残留在电极中,影响电池的性能。
化学稳定性好
NMP 在与电极材料中的活性物质、导电剂和黏合剂等成分接触时,通常不会发生化学反应。它可以稳定地存在于电极制备体系中,保证了电极材料成分的完整性。例如,在锂离子电池电极制备中,它不会与钴酸锂、锰酸锂等正极活性物质或者石墨等负极活性物质发生氧化还原反应或其他有害的化学反应,从而确保了电极性能不受溶剂的干扰。
低毒性和相对安全性
相较于一些其他有机溶剂,NMP 的毒性较低。在正常的操作环境下,只要按照安全操作规程进行使用,如在通风良好的环境中操作,穿戴适当的防护装备(如手套、护目镜等),就可以有效降低对操作人员的危害。同时,NMP 的闪点相对较高(约 95°C),在正常的储存和使用温度下,发生燃烧、爆炸等危险情况的可能性较小,这也为电极制备过程提供了相对安全的溶剂环境。
较高的沸点和闪点
NMP 的沸点为 202°C,闪点约 95°C。较高的沸点使得它在常温或一般的加热条件下能够保持液态,便于操作。在干燥过程中,需要一定的温度才能使其有效挥发,这也有助于控制干燥过程的速度和质量。较高的闪点也增加了其在储存和使用过程中的安全性,降低了因火源等因素引发火灾或爆炸的风险。