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电极浆料全靠它 锂电池性能评价GPS参上

仪器信息网 2018/06/29 11:48:31 点击 271 次
[导读] 锂电池电极浆料是锂电池生产的第一道工序,浆料的流变特性对提升涂布质量提供了有力的参考数据

锂电池电极浆料是锂电池生产的第一道工序,也是最重要的环节。浆料必须具有良好的流动性和流平性,确保涂布工艺要求和极片涂覆厚度均匀度和平整度。另外,浆料还必须具有良好的抗沉降稳定性,如果浆料稳定性差,在后继的涂布过程中会发生分层,而且颗粒凝聚导致分散效果变差,则最后制得的电池性能(例如比容量和循环性能)将显著下降。

 

电极浆料是一种高固含量的悬浮体系,即具有剪切变稀特性,又具有很强的触变性、屈服特性和粘弹特性,表现出复杂的非牛顿流体行为。浆料的流动性、流平性和抗沉降稳定性都与浆料的流变特性密切相关,对提升涂布质量提供有力的参考数据。然而对浆料流变特性重要性的认识还有待升,目前只是检测单一剪切速率下的粘度,无法全面表征浆料的流变特性以指导生产工艺。

 

电池浆料的涂布过程是高剪切速率过程,在集流体上涂布后,浆料的流平过程又是低剪切速率过程。所以电池浆料在高剪切速率范围下剪切粘度不能太高,如果粘度过大,会造成涂布困难;在涂布后,浆料会在集流体上的重力和表面张力的作用下流平,在低剪切速率范围,希望粘度逐渐恢复到涂布之前的高粘度。在还没有完全恢复到高粘度之前,浆料的粘度还比较。菀琢髌,涂层表面光滑厚度均匀。恢复的时间不能太长,也不能太短。恢复时间太长,浆料流平过程中粘度太。菀壮鱿滞衔不蛘呦卤咴档暮穸缺壬厦娴耐坎愫穸雀叩南窒。如果时间太短,浆料没时间流平。

 

这个过程可以通过三段阶跃剪切速率的测试方法表征。图1和图2负极和正极浆料的三段阶跃剪切速率测试方法。蓝色曲线代表剪切粘度,红色曲线代表剪切速率。

1 负极电池浆料三段阶跃剪切速率测试

测试过程是,第一段:剪切速率是0.1S-1,持续时间是60s,模拟浆料在涂布前的剪切粘度;第二段,剪切速率100S-1,持续是60s,模拟涂布过程的高剪切速率过程,此时剪切粘度会急剧降低;第三段,姜切速率是0.1S-1,与第一段剪切速率保持一致,观察第三段的剪切粘度逐渐增大的过程。可以定义第三段剪切粘度恢复到第一段剪切粘度绝对值得90%时所需的时间为结构回复时间,用来表示粘度恢复的快慢。从图1可以看出,负极浆料的结构恢复时间为29s。从图2可以看出,正极浆料的回复时间为2094s,非常慢。

2 正极电池浆料三段阶跃剪切速率测试

 

另外,影响悬浮体系流变性能的因素有颗粒大小、颗粒粒径分布、填充颗粒的体积含量,以及衡量体系内部颗粒带电荷量参数的zeta 电位等。了解影响浆料性质的核心,才能对症下药,解决不良浆料的难题。

如果还没有完全理解浆料的流变特性,那么不妨来听听马尔文流变学产品专家现场解读,7月4日下午14:00-17:30,镇江富力喜来登酒店,马尔文帕纳科电池行业专题研讨会,详细日程如下:

13:30-14:00

签到

14:00-14:40

正负极材料粒度粒形表征及对电池性能的影响

  • 精确表征正负极材料的粒度及粒度分布

  • 颗粒粒形对电池堆积密度及充放电效率影响

14:40-15:40

弄懂电池浆料,您需要了解——流变学技术

  • 电池浆料涂布必备利器——流变仪

  • 粒粒度及其分布及颗粒粒形对浆料粘度的影响

  • 如何通过控制电池浆料的剪切粘度、触变性、屈服应力和粘弹性等流变特性避免涂布中拖尾或厚度不均?

15:40-16:40

XRD在锂电池新材料研究、结构相态分析及热失效分析中的应用

  • X射线粉末衍射仪对电池材料的合成表征以及负极材料的石墨化度计算、比容量的评估

  • 对分布函数(PDF)解析电池材料精细结构,研究材料充放电机理

  • 应用XRD的原位分析技术,研究充放电过程中正负极材料的结构变化和相态变化

  • 应用硬射线技术来进行软包电池原位充放电分析

16:40-17:00

马尔文帕纳科电池行业整体解决方案

17:00-17:30

Q&A

 

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[来源:马尔文帕纳科]
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