鋰電池漿料穩定性的意義與表征

意義

離子電池的生產(chǎn)制造步驟較為繁瑣，且每一個(gè)工藝步驟都緊密相關(guān)，需要考慮整個(gè)工藝流程的連續性、穩定性、一致性和可加工性等等。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，鋰電池漿料的制備尤為關(guān)鍵，曾有日本專(zhuān)家說(shuō)過(guò)：漿料性質(zhì)的好壞影響到電池成品質(zhì)量的70%以上！確實(shí)，漿料不僅影響電池性能，也是決定電池成本的關(guān)鍵指標。

正極漿料主要由粘結劑、導電劑、正極材料等組成；負極漿料也類(lèi)似，主要由增稠劑、粘結劑、碳粉或其它負極材料等組成。正、負極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料、固體與固體顆粒之間的相互混合、溶解、摩擦、分散等一系列工藝過(guò)程，而且在這個(gè)過(guò)程中都伴隨著(zhù)溫度、粘度、粒度、粘度等參數的變化。鋰離子電池漿料的混合分散過(guò)程可以分為宏觀(guān)混合過(guò)程和微觀(guān)分散過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程始終都會(huì )伴隨著(zhù)鋰離子電池漿料制備的整個(gè)過(guò)程。

鋰電池漿料的穩定性是漿料性質(zhì)的重要指標之一，穩定性好壞代表漿料存放時(shí)間長(cháng)短，這可以為生產(chǎn)提供足夠的連續性保障，不至于得看點(diǎn)出料，輕松簡(jiǎn)便。穩定性好壞更影響著(zhù)涂布效果，穩定性好，由始至zong極片的面密度穩定，為電池容量、內阻等性質(zhì)打下良好的基礎。穩定性不好，極片涂布過(guò)程中好一會(huì )壞一會(huì )，就很難保證極片的參數，造成不合格的產(chǎn)品會(huì )增多。咱們先說(shuō)了漿料穩定性的意義，下面來(lái)逐步介紹下漿料穩定性的表征。

表征

如何提高漿料的穩定性呢？下面列舉Turbiscan在電池漿料穩定性測量中的應用：

1.利用Turbiscan測量固體粉末的分散度

分散性的定義是一種固體粒子在液體中被分散后達到zui小粒度或所需粒度的能力?？梢酝ㄟ^(guò)下面的方程來(lái)計算均勻度。

理論粒徑dtheoritical對應著(zhù)zui高分散狀態(tài)下的粒徑。測量粒徑dmeasured對應著(zhù)不稀釋狀態(tài)下的團粒徑（SMLS原理測定）。當dr接近于0時(shí)，分散性較差，當dr為時(shí)接近1時(shí)分散性較好。

分散度Dr可以應用于漿料混合前期篩選原材料和分散工藝定制，為配置優(yōu)秀的漿料奠定基礎條件。

上圖為分散度Dr的應用案例，展示了TiO2粉體在不同機械力分散條件下在水中的分散度。分散度從差至好依次為，攪拌、超聲波水浴、均質(zhì)、超聲波破碎。

2.利用Turbiscan測量漿料的分散均勻度

均勻度即漿料在空間分布上的一致性，顆粒團聚嚴重的樣品均勻度通常較差。均勻度的計算公式很簡(jiǎn)單，即Turbiscan掃描樣品得到光強度曲線(xiàn)的相對標準偏差。

 對于均勻性好的樣品而言，相對標準偏差較小，而均勻性差的樣品，相對標準偏差較大。這個(gè)參數可以應用于定量不同漿料之間的分散均勻性。
  

上圖為均勻度RSD的應用案例，展示了不同配方樣品在相同分散工藝下的均勻度。RSD值越小的樣品均勻度越好。

3.利用Turbiscan測量漿料的物理穩定性

Turbican基于SMLS（靜態(tài)多重光散射）技術(shù)，能夠直接測量高濃度樣品的散射光強度，通過(guò)對漿料進(jìn)行持續的掃描，可以定量漿料的失穩現象。

上圖為兩個(gè)水性正極漿料，在加入HPC前后的背散射光掃描數據，a沒(méi)有加入HPC，b加入0.7wt%HPC。從圖中可見(jiàn)，未加入HPC的樣品頂部區域掃描線(xiàn)出現明顯的波動(dòng)和不重合，這意味著(zhù)樣品頂部區域的顆粒發(fā)生了明顯的聚結。相應的，加入HPC后的樣品的掃描線(xiàn)基本重合，說(shuō)明顆粒沒(méi)有聚結過(guò)程。

上圖為這兩個(gè)漿料生產(chǎn)的電極表面的SEM掃描照片，可以發(fā)現未加入HPC漿料生產(chǎn)出的電極表面粗糙，并且有小裂紋出現。

總結 

為了生產(chǎn)性能you異品質(zhì)更高的電池，提高電池漿料的穩定性是很重要的，建議從原材料的粒度、比表面積、pH值、混料工藝、原材料配比等方面來(lái)進(jìn)行you化，改善漿料穩定性，同時(shí)使用Turbiscan穩定性穩定性分析儀，表征分散度、分散均勻性、穩定性等參數，評價(jià)不同階段的穩定性。