流變儀在鋰離子電池漿料中的應(yīng)用

鋰離子電池的漿料是非牛頓型高粘度流體，而生產(chǎn)過程中對漿料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在傳統(tǒng)陶瓷漿料工藝中漿料粘度低時，具有較好的流動性以便澆注時填充模具以及排除氣泡，但粘度過低則漿料的穩(wěn)定性變差，在澆注與固結(jié)過程中顆粒下沉而出現(xiàn)分層現(xiàn)象，最終導(dǎo)致成型后的坯體密度不均。而在鋰離子電池中需要添加各種導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，然而顆粒的聚集在漿料中產(chǎn)生了不均勻性。這種不均勻性會在復(fù)合電極中產(chǎn)生裂紋和空隙，使電子通路出現(xiàn)中斷，進而影響電池性能。因此，制作分散均勻的、穩(wěn)定的漿料成為最為重要的條件。但是鋰離子電池漿料基本都呈現(xiàn)黑色不透明粘性流體或膠體狀態(tài)，無法用裸眼看到分散均勻程度，而不同分散狀態(tài)的漿料有著不同的粘度趨勢。因此，流變特性是分析鋰離子電池漿料分散狀態(tài)的重要手段。

上海保圣RH-30流變儀可在接近真實加工條件下，對樣品在力、熱作用下的行為進行研究，如樣品的流動特性、加工過程中的結(jié)構(gòu)變化、降解及混合質(zhì)量等性質(zhì)。而鋰離子電池的漿料流動特性與漿料的固含量、攪拌工藝和加料順序等都有很大的關(guān)系。經(jīng)過流變儀測試可知，在體系相同的情況下，漿料的表觀粘度基本與漿料的分散情況相關(guān)，漿料的分散程度越好，漿料的表觀粘度越低。同時，動態(tài)粘彈性測試的結(jié)果中，儲能模量的增大有助于提高漿料的穩(wěn)定性，然而儲能模量過大則影響漿料的流動性和涂布性能。制作分散均勻而穩(wěn)定的漿料已成為提高鋰離子電池性能的重要手段。

一、流變特性解析

1、粘度的定義

2、流體的分類（牛頓流體和非牛頓流體）

其中，我們最注重的幾類分別為假塑性流體、賓漢流體及觸變性流體。

3.測試儀器：RH-30流變儀

二、測試方法

電池漿料除單點粘度外，常用如下的測試方法：

1.剪切率變化（剪切率掃描，轉(zhuǎn)速變化）測試（0-260 1/S），不同情況下使用的測試條件會有不同。

目的：電池漿料的涂布過程是高剪切速率過程，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。

2.觸變性測試（0-260-0 1/S）

目的：在涂布后，漿料會在集流體上的重力和表面張力的作用下流平，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，容易流平，涂層表面光滑厚度均勻。恢復(fù)的時間不能太長，也不能太短。恢復(fù)時間太長，漿料流平過程中粘度太小，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；如果時間太短，則漿料又沒有時間進行流平。

觸變性結(jié)果（我們可以通過多次測試，得出一個理想的結(jié)果范圍）。

3.“零"剪切測試

目的：由于漿料多數(shù)是金屬分散體系（現(xiàn)在最為常見的就是銀漿），確認漿料在靜置（即儲存條件下）情況下的粘度。

三、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)印刷過程中的成膜及涂布性能；

2、影響漿料儲存運輸，持久穩(wěn)定等性能。

上海保圣RH-30流變儀在電池漿料行業(yè)有著重要的應(yīng)用：

1、測試電池漿料粘度特性，確認電池漿料的流動性能；

2、通過“零"剪切粘度測試來評價電池漿料的儲存及運輸穩(wěn)定性（還可以配合穩(wěn)定儀一同表征樣品的穩(wěn)定性）；

3、測試電池漿料高剪切速率下粘度，評價其涂布性能及混合生產(chǎn)時的性能；

4、測試電池漿料觸變性來評價其流平性能等。