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BROOKFIELD粘度計(jì)在鋰離子電池漿料的應(yīng)用

更新時(shí)間:2018-09-26點(diǎn)擊次數(shù):2106

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(shì),鋰離子電池還有著循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。在鋰離子電池的生產(chǎn)研發(fā)過程中,正負(fù)極片的性能對(duì)于電池性能影響巨大。而其中正負(fù)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(chǔ)、涂布工藝。

電池漿料的流變特性與儲(chǔ)存穩(wěn)定性和涂布性能關(guān)系密切。在儲(chǔ)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(shí)間的變化關(guān)系表征電池漿料的沉降性能。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(huì)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(shí)間不能太長(zhǎng),也不能太短?;謴?fù)時(shí)間太長(zhǎng),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(shí)間太短,漿料平流時(shí)間不夠。

通過DV3T、SSA描繪粘度-時(shí)間流變曲線表征漿料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性

電池漿料在儲(chǔ)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圖片3.png -圖片4.png圖片5.png。在儲(chǔ)存過程中,粘度越大,漿料就越穩(wěn)定。BROOKFIELD 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(shí)間的變化關(guān)系來表征電池漿料的沉降性能。圖1是負(fù)極電池漿料在低剪切速率 0.1圖片5.png下的剪切粘度隨時(shí)間的變化關(guān)系??梢钥闯?,負(fù)極漿料的剪切粘度隨儲(chǔ)存時(shí)間增加而減小,說明負(fù)極漿料在緩慢沉降。

 

圖片1.png

 

圖1 負(fù)極電池漿料粘度-時(shí)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(chǔ)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。

 

 

圖片2.png

 

圖2 CMC溶液剪切速率-粘度曲線

 

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。

 

電池漿料流變特性對(duì)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(huì)造成涂布困難;在涂布后,漿料會(huì)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?;謴?fù)的時(shí)間不能太長(zhǎng),也不能太短?;謴?fù)時(shí)間太長(zhǎng),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(shí)間太短,漿料平流時(shí)間不足。這個(gè)過程可以分為三個(gè)階段,三個(gè)剪切速率下粘度的變化來表征。

測(cè)試方法,BROOKFIELD DV3T流變儀配合SSA利用單機(jī)編程功能,設(shè)置三個(gè)步驟,步:剪切速率0.1圖片5.png,測(cè)試時(shí)間60s,模擬漿料在涂布前的剪切粘度;第二步,剪切速率100圖片5.png,測(cè)試時(shí)間60s,模擬涂布過程的高剪切速率過程,此時(shí)剪切粘度會(huì)急劇降低;第三步,剪切速率0.1圖片5.png,模擬涂布后漿料粘度的恢復(fù)情況

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