锂电池浆料性质及关键影响因素分析①

1、锂电池浆料性质及关键影响因素分析牛顿流体是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性 流体。粘度不随剪切速率变化而变化。如：水、酒精等大多数纯液体、轻 质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应 变率之间不是线性关系的流体。如：高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等；人身上血液、淋巴液、囊液等多 种体液，以及像细胞质那样的“半流体”。电极浆料是一种是由多种不同比重、不同粒度的原料组成，乂是固-液相 混合分散，形成的浆料属于非牛顿流体。非牛顿液体的粘度除了与温度有关外，还与剪切速率、时间有关，并有 剪切变稀或剪切变稠的变化

2、。浆料的性质：流动性：不断断续续就是流动性好；流平性：影响了涂布的平整度和均匀度；流变性：是指浆料在流动中的形变特征。浆料的分散：干粉混合：颗粒之间以点点、点面、点线形式接触；泥状捏合：加入粘结剂液体或溶剂，原材料被润湿、呈泥状。经过搅拌 机的强力搅拌，物料受到机械力的剪切和摩擦，同时颗粒之间也会有内摩擦，在各个作用力下，原料颗粒之间趋于高度分散（大颗粒破裂）。稀释分散：缓慢加入溶剂调节浆料粘度和固含量。此阶段分散与团聚共 存，并最后达到稳定。物料的分散主要受机械力、粉液间摩擦阻力、高速 分散剪切力、浆料与容器壁撞击相互作用力的影响。浆料的影响因素：粘度过高或过低都是不利于极片涂布的，粘度高的

3、浆料不容易沉淀且分 散性会好一点，但是过高的粘度不利于流平效果，不利于涂布（后续辊压 时易造成极片局部裂纹、甚至断裂）；粘度低时虽然浆料流动性好，但干 燥困难，降低了涂布的干燥效率，粘度过低还会发生涂层龟裂、浆料颗粒 团聚、面密度一致性不好等问题。分析解决浆料粘度变化的原因，要从粘结剂的本质及浆料分散程度上着 手。粘度升高：*正极浆料在放置一段时间后粘度升高。其原因一（短时间放置）是浆料 搅拌速度过快，粘结剂未充分溶解，放置一段时间后PVDF粉末充分溶解， 粘度升高。通常来说，PVDF需要至少3个小时才能充分溶解，无论多快 的搅拌速度都无法改变这一影响因素；*原因之二（长时间放置）是浆料静置过

4、程中，胶体由溶胶状态变为凝胶 状态，此时如果对其进行慢速匀浆，其粘度可以恢复；*原因之三是胶体与活物质、导电剂颗粒之间形成了一种特殊的结构，此状 态是不可逆的，浆料粘度升高后无法恢复；*负极浆料粘度升高主要是由粘结剂分子结构被破坏引起的，分子链断裂 后被氧化后浆料粘度升高;*如果物料被过度分散，颗粒粒径产生较大的降低，也会增加浆料的粘度。粘度降低：*正极浆料粘度降低。原因之一，粘结剂胶体发生了性状的变化。如浆料传输过程中受到强剪切力、粘结剂吸收水分发生质变、搅拌过程中导致结构发生变化、自身发生降解等；*原因之二，搅拌分散不均匀导致浆料中固体物质大面积沉降；*原因之三，搅拌过程中粘结剂受到设备和

5、活物质的强剪切力和摩擦力，在高温情况下发生性状变化，造成粘度下降；*负极浆料粘度降低。原因之一 CMC中混有杂质，CMC中的杂质大多是难溶性高分子树脂，当CMC与钙、镁等混溶时，会降低其粘度；*原因之二CMC是羟甲基纤维素钠，其主要是C/O的结合，键强很弱极易被剪切力破坏，当搅拌速度过快或时间太长时有可能破坏CMC的结构。CMC在负极浆料中起到增稠和稳定的作用，同时对原材料的分散起重要的作用，其结构一旦发生破坏，必然引起浆料沉降，粘度降低；*原因之三是SBR粘结剂的破坏。在长时间搅拌下极易发生破乳，导致粘结性失效，浆料粘度降低。果冻状及时高时低：*水分。考虑活物质吸潮、搅拌过程水分控制不好，原材料吸收水分后或者搅拌环境湿度较高，导致PVDF吸收水分变成果冻状；*浆料或材料的pH值。pH值越高，对水分的控制就要求更严格，尤其是NCA、NCM811等高镍材料的搅拌。*浆料粘度忽高忽低，原因之一可能是浆料测试过程中未完全稳定下来，浆 料粘度受温度的影响很大。尤其是被高速分散之后，