應用專(zhuān)題 - 鋰電漿料粘度測定

鋰離子電池是繼鉛酸電池、鎘鎳電池及氫鎳電池之后的新一代二次電池，具有工作電壓高、容量高、自放電小、循環(huán)壽命長(cháng)、無(wú)記憶效應、無(wú)環(huán)境污染及工作溫度范圍寬等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，自問(wèn)世以來(lái)已廣泛應用于手機、筆記本電腦等便攜式電子設備中。在重點(diǎn)發(fā)展電動(dòng)車(chē)、儲能電池等新能源產(chǎn)品的今天，鋰電池被認為是*的理想儲能元件，得到了更高的關(guān)注。

鋰離子電池漿料由活性物質(zhì)（正負極材料）、黏結劑、導電劑等，通過(guò)攪拌的方式均勻分散于溶劑中制備而成。粘度是影響鋰離子電池漿料的重要因素之一，它不但影響漿料的流動(dòng)性能，而且粘度的一致性和高低同樣會(huì )影響后序涂布的均勻性和涂布效率。粘度過(guò)高或過(guò)低都不利于極片涂布，粘度過(guò)高的漿料流平性不佳，不利于涂布；粘度過(guò)低的漿料雖然流動(dòng)性好，但干燥困難，降低了涂布的干燥效率，還會(huì )發(fā)生涂層龜裂、漿料顆粒團聚問(wèn)題。因此，電極漿料需要具有穩定且恰當的粘度，這是電池生產(chǎn)過(guò)程中保證電池一致性的一個(gè)重要指標。隨著(zhù)合漿結束，攪拌停止，漿料會(huì )出現沉降、絮凝聚并等現象，產(chǎn)生大顆粒，這會(huì )對后續的涂布等工序造成較大的影響。表征漿料穩定性的主要參數有流動(dòng)性、粘度、固含量、密度等。

不同的漿料體系具有不同的粘度變化規律。電極漿料由多種不同比重、不同粒度的原料組成，又是固-液相混合分散，屬于典型的非牛頓流體。非牛頓流體的粘度除了與溫度有關(guān)外，還與剪切速率、時(shí)間有關(guān)，并有剪切變稀或剪切變稠的變化。

本文使用DV3T標準流變儀配套小量樣品適配器SSA（如圖1所示）測量一種鋰電子電池漿料的粘度，旨在幫助用戶(hù)建立該產(chǎn)品的生產(chǎn)及制備工藝過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的粘度測試方法。

TC-650 AP水浴循環(huán)系統用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃），使用Rheocalc T軟件連接主機，進(jìn)行程序編輯及數據采集，繪制粘度變化曲線(xiàn)。

取一定量的已配置好的鋰離子電池漿料于SSA的樣品杯中，將轉子緩慢浸沒(méi)至樣品中，然后連接粘度計主機和TC-650 AP水浴循環(huán)系統。在Rheocalc T 軟件上編輯相應的測試程序，待樣品溫度穩定后開(kāi)始測量。選擇“Multi Point”模式進(jìn)行數據采集，測試時(shí)間為120s，數據采集間隔為10s，總共采集了12個(gè)數據點(diǎn)，觀(guān)察測試過(guò)程中粘度變化情況數據及溫度控制的穩定性。

根據圖2可知，在恒定的剪切率條件下，使用水浴控溫時(shí)，測試穩定性好，12個(gè)數據點(diǎn)的粘度平均值為3685 cP，相對標準偏差為0.08%。Brookfield數顯粘度計*的連續感應器可以保證測試數據輸出的實(shí)時(shí)性和準確性。此外測試過(guò)程中，溫度非常穩定，始終保持在25±0.01℃之間。

SSA測試所需樣品體積僅為2-16mL（具體的樣品量與所使用的轉子型號相關(guān)），可有效節約測試成本，提升測試效率；SSA使用同軸圓柱型轉子及配套的樣品杯，可以計算剪切率和剪切應力，得到粘度；TC系列循環(huán)水浴系統的控溫精度高可達0.01℃，為粘度測試提供準確及穩定的溫度條件。

作為的粘度計/流變儀生產(chǎn)商，AMETEK Brookfield一直致力于為廣大用戶(hù)提供質(zhì)量穩定可靠，測量度高，測量重復性好的產(chǎn)品。Brookfield粘度計的測量精度可以達到全量程測量范圍的±1%，重復性可以達到±0.2%。針對不同行業(yè)的粘度測試需求，提供個(gè)性化的解決方案，適應各種行業(yè)用戶(hù)的分析需求。

RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行的流變分析。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩態(tài)流動(dòng)下的粘度、流變曲線(xiàn)等特性。另外，它還可以測量非穩態(tài)剪切流動(dòng)和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應力以及觸變性等流變特性。