鉅大LARGE | 點擊量：330次 | 2023年09月04日
顆粒特性及漿料流變特性對鋰離子電池電極加工性能有什么影響？
重要內(nèi)容包括：鋰離子電池電極加工工藝概述；電池漿料特性表征技術(shù)；顆粒粒徑大小及分布顆粒形態(tài)；流變特性表征技術(shù)；電池漿料顆粒特性與漿料流變特性的關(guān)系；流變特性在鋰離子電池加工過程的應(yīng)用。
鋰離子電池是有正負(fù)極極片和隔膜通過疊片或卷繞的方式組裝起來，再添加電解液，活化之后形成產(chǎn)品的，而正、負(fù)極極片是一種顆粒組成的涂層，均勻的涂敷在金屬集流體上。鋰離子電池極片涂層可看成一種復(fù)合材料，重要由三部分組成：(1)活性物質(zhì)顆粒；(2)導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑相互混合的組成相(碳膠相)；(3)孔隙，填滿電解液。
在電池生產(chǎn)工藝過程中，漿料的制備過程以及漿料的涂布過程是整個工藝過程的基礎(chǔ)，直接決定電池的性能和產(chǎn)品質(zhì)量。這兩道工藝非常關(guān)鍵，它們又涉及到粉末顆粒和懸浮液流體，因此顆粒特性和漿料的流變特性對電池加工過程具有重要的影響，工藝過程中，漿料內(nèi)部的顆粒分布與特性與工藝過程的相互影響，以及內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)都是很關(guān)鍵的，對這些過程充分認(rèn)識后，我們能夠更好地理解工藝-微結(jié)構(gòu)-性能之間的相互關(guān)系。
鋰離子電池漿料是由固體活性物質(zhì)顆粒、導(dǎo)電劑以及溶解在溶劑中的粘結(jié)劑等組成的高填充的懸浮液，一般固含量40-70%，各物質(zhì)的分布狀態(tài)，以及它們之間的相互用途對流體體系的穩(wěn)定性和加工性能都有影響。比如漿料中的導(dǎo)電劑分布狀態(tài)可能具有三種情況：（1）導(dǎo)電劑團(tuán)聚在一起，沒有完全分散開；（2）導(dǎo)電劑分散均勻，但是導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)顆粒不形成相互用途，各自獨立分散；（3）導(dǎo)電劑分散均勻，并且對活性物質(zhì)顆粒形成包覆用途。最理想的是第三種情況。
活性物質(zhì)顆粒的粒徑、形貌、含量，以及各組分之間的相互用途等都會對漿料特性有影響，從而形成不同的涂布加工性能和最終電池性能的差異。而涂布過程由漿料特性、涂布工藝參數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)等參數(shù)的控制。漿料的好壞對涂布加工起到?jīng)Q定性影響，比如涂層的厚度均勻性、邊緣效應(yīng)等都和漿料有關(guān)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
因此，要充分理解好鋰離子電池漿料制備和涂布工藝，首先就要全方位對漿料特性進(jìn)行表征，充分認(rèn)識性質(zhì)，才能控制好它。比如采用激光衍射測量技術(shù)表征顆粒的尺寸大小和分布，圖像分析法研究顆粒的大小和形貌，旋轉(zhuǎn)流變儀研究漿料的流變特性。
以下幾頁是這幾種測試表征技術(shù)的基本原理和設(shè)備基本構(gòu)成。
在日常的電池生產(chǎn)工藝中，我們常常采用重量百分比配置漿料。其實，在懸浮液體系以及電池漿料配方優(yōu)化估算時，各相的體積分?jǐn)?shù)是一個重要的考慮參數(shù)。固體顆粒在懸浮液存在一個最大的填充體積。實際的顆粒體積分?jǐn)?shù)會對流體特性出現(xiàn)影響，顆粒體積分?jǐn)?shù)特別低的極稀體系和顆粒體積分?jǐn)?shù)高的高填充體系符合不同的顆粒體積分?jǐn)?shù)與剪切粘度函數(shù)關(guān)系，流變特性隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)新增也發(fā)生變化，由牛頓流體變?yōu)榧羟凶兿?，再轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟性龀怼?/p>
在剪切用途下，高拉伸比的顆粒容易排列取向。球形的電極顆粒制備的極片各相同性，三個方向孔隙率迂曲度一致；而關(guān)于非球形顆粒電極，就會表現(xiàn)出各向異性，如片狀石墨傾向于平行集流體分布，z軸孔隙迂曲度最大，不不利于鋰離子的傳輸。
鋰離子漿料屬于具有剪切稀釋現(xiàn)象的非牛頓流體。實際涂布工藝中，模頭狹縫區(qū)域應(yīng)該計算實際剪切速率，才能了解對應(yīng)剪切速率下漿料的粘度。以下是幾種涂布工藝的剪切速率估算方法。
零剪切速率粘度是一個與時間無關(guān)的值，它直接反映了流體層間的微觀屬性，是評價不同高聚物溶液流體粘度和流體層間化學(xué)特性的重要基本參數(shù)，直接與漿料的沉降速度相關(guān)。
漿料具有流平特性，將漿料涂刷在樣板上,使之平滑均勻,然后在涂層中部用刷子縱向抹一刷痕,觀察多少時間刷痕消失,涂層又恢復(fù)成平滑表面。一般按照涂層達(dá)到均勻平滑表面的時間來評級。對流平性能的評價與漿料的類型和粘度有極大的關(guān)系,粘度大的漿料一般流平性能不如低粘度的。
漿料流動成形的力是外加的剪切力，即箔材移動時的外力用途于漿料使其鋪展。而流平的動力是漿料表面張力即自身收縮的力，這是在外力消失后，使涂膜表面達(dá)到光滑平整狀態(tài)的重要用途力。漿料要達(dá)到光滑平整的表面要具有良好的流動與流平特性。
