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流變儀在鋰離子電池漿料中的應(yīng)用

點擊次數(shù):916 更新時間:2023-08-29

鋰離子電池的漿料是非牛頓型高粘度流體,而生產(chǎn)過程中對漿料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在傳統(tǒng)陶瓷漿料工藝中漿料粘度低時,具有較好的流動性以便澆注時填充模具以及排除氣泡,但粘度過低則漿料的穩(wěn)定性變差,在澆注與固結(jié)過程中顆粒下沉而出現(xiàn)分層現(xiàn)象,最終導(dǎo)致成型后的坯體密度不均。而在鋰離子電池中需要添加各種導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),然而顆粒的聚集在漿料中產(chǎn)生了不均勻性。這種不均勻性會在復(fù)合電極中產(chǎn)生裂紋和空隙,使電子通路出現(xiàn)中斷,進而影響電池性能。因此,制作分散均勻的、穩(wěn)定的漿料成為最為重要的條件。但是鋰離子電池漿料基本都呈現(xiàn)黑色不透明粘性流體或膠體狀態(tài),無法用裸眼看到分散均勻程度,而不同分散狀態(tài)的漿料有著不同的粘度趨勢。因此,流變特性是分析鋰離子電池漿料分散狀態(tài)的重要手段。


上海保圣RH-30流變儀可在接近真實加工條件下,對樣品在力、熱作用下的行為進行研究,如樣品的流動特性、加工過程中的結(jié)構(gòu)變化、降解及混合質(zhì)量等性質(zhì)。而鋰離子電池的漿料流動特性與漿料的固含量、攪拌工藝和加料順序等都有很大的關(guān)系。經(jīng)過流變儀測試可知,在體系相同的情況下,漿料的表觀粘度基本與漿料的分散情況相關(guān),漿料的分散程度越好,漿料的表觀粘度越低。同時,動態(tài)粘彈性測試的結(jié)果中,儲能模量的增大有助于提高漿料的穩(wěn)定性,然而儲能模量過大則影響漿料的流動性和涂布性能。制作分散均勻而穩(wěn)定的漿料已成為提高鋰離子電池性能的重要手段。


一、流變特性解析


1、粘度的定義


2、流體的分類(牛頓流體和非牛頓流體)


其中,我們最注重的幾類分別為假塑性流體、賓漢流體及觸變性流體。


3.測試儀器:RH-30流變儀


二、測試方法


電池漿料除單點粘度外,常用如下的測試方法:

1.剪切率變化(剪切率掃描,轉(zhuǎn)速變化)測試(0-260 1/S),不同情況下使用的測試條件會有不同。

目的:電池漿料的涂布過程是高剪切速率過程,在高剪切速率范圍下電池漿料的剪切粘度不能太高。因此,我們需要了解漿料在高剪切下是否能夠達到理想的粘度狀態(tài)(便于涂布,一般涂布印刷的噴嘴很小,粘度高容易堵住噴嘴),即便從噴嘴噴出,粘度高也不便于涂布。


2.觸變性測試(0-260-0 1/S)

目的:在涂布后,漿料會在集流體上的重力和表面張力的作用下流平,在低剪切速率范圍,希望粘度逐漸恢復(fù)到涂布之前的高粘度。在還沒有*恢復(fù)到高粘度之前,漿料的粘度還比較小,容易流平,涂層表面光滑厚度均勻?;謴?fù)的時間不能太長,也不能太短?;謴?fù)時間太長,漿料流平過程中粘度太小,容易出現(xiàn)拖尾或者下邊緣的厚度比上面的涂層厚度高的現(xiàn)象;如果時間太短,則漿料又沒有時間進行流平。


觸變性結(jié)果(我們可以通過多次測試,得出一個理想的結(jié)果范圍)。


3.“零"剪切測試

目的:由于漿料多數(shù)是金屬分散體系(現(xiàn)在最為常見的就是銀漿),確認漿料在靜置(即儲存條件下)情況下的粘度。


三、結(jié)論與分析

 

粘度是影響電池漿料品質(zhì)的重要因素:

1、影響漿料的絲網(wǎng)印刷過程中的成膜及涂布性能;

2、影響漿料儲存運輸,持久穩(wěn)定等性能。

 

上海保圣RH-30流變儀在電池漿料行業(yè)有著重要的應(yīng)用:

1、測試電池漿料粘度特性,確認電池漿料的流動性能;

2、通過“零"剪切粘度測試來評價電池漿料的儲存及運輸穩(wěn)定性(還可以配合穩(wěn)定儀一同表征樣品的穩(wěn)定性);

3、測試電池漿料高剪切速率下粘度,評價其涂布性能及混合生產(chǎn)時的性能;

4、測試電池漿料觸變性來評價其流平性能等。


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