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鋰離子電池漿料的流變特性研究點擊次數(shù):3976 更新時間:2019-01-28

鋰離子電池

與傳統(tǒng)的二次電池如鉛酸電池、Ni/Cd電池等相比,在比功率、能量密度及充放電性能方面有著明顯的優(yōu)勢,鋰離子電池還有著循環(huán)壽命長、自放電率低、綠色環(huán)保等優(yōu)點。在鋰離子電池的生產(chǎn)研發(fā)過程中,正負極片的性能對于電池性能影響巨大。而其中正負極材料特性和相關(guān)的加工工藝是為重要的影響因素。相關(guān)電池漿料的流變性能直接影響漿料的存儲、涂布工藝。

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電池漿料的流變特性與儲存穩(wěn)定性和涂布性能關(guān)系密切。在儲存過程中,低剪切速率范圍內(nèi)的剪切粘度越大,漿料就越穩(wěn)定??梢酝ㄟ^一定剪切速率下,粘度隨時間的變化關(guān)系表征電池漿料的沉降性能。

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涂布過程是高剪切速率過程,在集流體上涂布后,漿料的平流過程又是低剪切速率過程。所以電池漿料在高剪切速率范圍下剪切粘度不能太高,如果粘度過大,則會造成涂布困難;在涂布后集流體上的漿料在重力和表面張力的作用下平流,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,容易平流,涂層表面光滑厚度均勻?;謴?fù)的時間不能太長,也不能太短。恢復(fù)時間太長,漿料在平流過程中粘度太小,容易出現(xiàn)拖尾或者下邊緣比上面的涂層厚度高的現(xiàn)象。如果時間太短,漿料平流時間不夠。

 

 

通過DV3T、SSA描繪粘度-時間流變曲線表征漿料的儲存穩(wěn)定性

電池漿料在儲存過程中,漿料中的顆粒只受到重力的作用,剪切速率非常低,通常的剪切速率范圍是 -。在儲存過程中,粘度越大,漿料就越穩(wěn)定。BROOKFIELD博勒飛 DV3T配合SSA可以通過描繪在恒定低剪切速率下漿料的粘度隨時間的變化關(guān)系來表征電池漿料的沉降性能。

圖1是負極電池漿料在低剪切速率 0.1下的剪切粘度隨時間的變化關(guān)系??梢钥闯?,負極漿料的剪切粘度隨儲存時間增加而減小,說明負極漿料在緩慢沉降。
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圖1 負極電池漿料粘度-時間曲線(剪切速率為0.1S-1)


 

羧甲基纖維素鈉(CMC)是電池漿料配方中的常用助劑,主要起增稠的作用,用于懸浮固體顆粒,阻止沉降,提供存儲穩(wěn)定性。羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液需要在低剪切速率范圍內(nèi)具有高粘度,有助于懸浮固體顆粒,降低顆粒的沉降速率。但是在高剪切速率范圍下,需要有較小的剪切粘度,便于涂布。

圖2是3%濃度的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液的剪切粘度曲線,可以看出,羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液具有剪切變稀行為。

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圖2 CMC溶液剪切速率-粘度曲線

 

電池漿料流變特性對涂布工藝的影響

電池漿料的涂布過程是高剪切速率過程,在集流體上涂布后,漿料的平流過程又是低剪切速率過程。所以電池漿料在高剪切速率范圍下剪切粘度不能太高,如果粘度過大,會造成涂布困難;

在涂布后,漿料會在集流體上的重力和表面張力的作用下平流,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,容易平流,涂層表面光滑厚度均勻。

恢復(fù)的時間不能太長,也不能太短?;謴?fù)時間太長,漿料平流過程中年度太小,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,漿料平流時間不足。這個過程可以分為三個階段,三個剪切速率下粘度的變化來表征。

測試方法,BROOKFIELD博勒飛DV3T流變儀配合SSA利用單機編程功能,設(shè)置三個步驟,步:剪切速率0.1,測試時間60s,模擬漿料在涂布前的剪切粘度;第二步,剪切速率100,測試時間60s,模擬涂布過程的高剪切速率過程,此時剪切粘度會急劇降低;第三步,剪切速率0.1,模擬涂布后漿料粘度的恢復(fù)情況。

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  • 測量粘度和屈服應(yīng)力的一體化工具

  • 連續(xù)感應(yīng)和顯示的流變儀

  • 7英寸全彩色觸屏顯示

  • 加強型安全控制:自定義用戶使用權(quán)限、日期和時間標記文件、密碼鎖定功能便攜式登錄設(shè)置

  • 分析屈服應(yīng)力、流變曲線(混合、泵送、噴涂)流平和恢復(fù)等特性指標             

  • 可單機編程:輸入數(shù)據(jù),溫度,開始運行程序,在內(nèi)置顯示屏上瀏覽結(jié)果   

  • 利用RheocalcT軟件實現(xiàn)用電腦對整個流變測試過程的控制 

  • 2600種轉(zhuǎn)速,可用于很寬范圍的流變分析  

  • 單機模式操作時也可以使用內(nèi)建的數(shù)學模型進行數(shù)據(jù)處理和分析 

  • 精度:測量范圍的±1%

  • 重現(xiàn)性:±0.2%  

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