電池漿料行業(yè)的流變應(yīng)用

背 景

目前，不論是太陽(yáng)能電池，還是鋰離子蓄電池，其核心都是鋰離子電池。而鋰電池電極漿料制備是鋰電池生產(chǎn)的道工序，也是重要的環(huán)節(jié)。

鋰電池的電極制造，包含了由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成的正極漿料，以及由粘合劑、石墨碳粉等組成的負(fù)極漿料。正、負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過(guò)程,而且在這個(gè)過(guò)程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。

在正、負(fù)極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運(yùn)動(dòng)，因此在鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要，漿料分散質(zhì)量的好壞，直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

電極漿料是一種高固含量的懸浮體系，即具有剪切變稀特性，又具有很強(qiáng)的觸變性、屈服特性和粘彈特性，表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓流體行為。然而對(duì)漿料流變特性重要性的認(rèn)識(shí)到如今其實(shí)還有待提升，部分客戶目前只是檢測(cè)單一剪切速率下的粘度，無(wú)法全面表征漿料的流變特性以指導(dǎo)生產(chǎn)工藝。

流變特性解析

1、粘度的定義（如下）

 2、流體的分類(lèi)（牛頓流體和非牛頓流體）

其中，我們注重的幾類(lèi)分別為假塑性流體（下圖綠線）、賓漢流體（下圖黑線）及觸變性流體。

測(cè)試儀器：RST 系列觸屏流變儀

上圖反映了樣品的觸變性（即剪切變稀與時(shí)間相關(guān)性）
 

測(cè)試方法

電池漿料除單點(diǎn)粘度外，常用如下的測(cè)試方法：

1、剪切率變化（剪切率掃描，轉(zhuǎn)速變化）測(cè)試（0-260 1/S），不同情況下使用的測(cè)試條件會(huì)有不同。

目的：電池漿料的涂布過(guò)程是高剪切速率過(guò)程，在高剪切速率范圍下電池漿料的剪切粘度不能太高。因此，我們需要了解漿料在高剪切下是否能夠達(dá)到理想的粘度狀態(tài)（便于涂布，一般涂布印刷的噴嘴很小，粘度高容易堵住噴嘴），即便從噴嘴噴出，粘度高也不便于涂布。

觸變性結(jié)果（我們可以通過(guò)多次測(cè)試，得出一個(gè)理想的結(jié)果范圍）。

3、“零”剪切測(cè)試

目的：由于漿料多數(shù)是金屬分散體系（現(xiàn)在常見(jiàn)的就是銀漿），確認(rèn)漿料在靜置（即儲(chǔ)存條件下）情況下的粘度。

結(jié)論與分析

粘度是影響電池漿料品質(zhì)的重要因素：

1、影響漿料的絲網(wǎng)印刷過(guò)程中的成膜及涂布性能；

2、影響漿料儲(chǔ)存運(yùn)輸，持久穩(wěn)定等性能。

流變儀在電池漿料行業(yè)有著重要的應(yīng)用：

1、測(cè)試電池漿料粘度特性，確認(rèn)電池漿料的流動(dòng)性能；

2、通過(guò)“零”剪切粘度測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)電池漿料的儲(chǔ)存及運(yùn)輸穩(wěn)定性（還可以配合穩(wěn)定儀一同表征樣品的穩(wěn)定性）；

3、測(cè)試電池漿料高剪切速率下粘度，評(píng)價(jià)其涂布性能及混合生產(chǎn)時(shí)的性能；

4、測(cè)試電池漿料觸變性來(lái)評(píng)價(jià)其流平性能等。

銀漿絲網(wǎng)印刷效果的好壞直接影響鋰電池的性能，而絲網(wǎng)印刷效果的好壞又是由銀漿的流變特性所決定的，因此電池漿料的流變性能是需要重點(diǎn)關(guān)注的物性參數(shù)。