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锂电正负极浆料粘度测试方案

发布时间:2022-06-30      点击次数:521

锂电正负极浆料粘度测试方案

          浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂电池电池的容量、一致性、安全性等的具有重要的意义。据不完全统计:因极片涂布工艺引起的电池失效占全部原因引起的锂电池失效的比例超过10%,也是材料匠群里的热门话题之一。极片涂布一般是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上,并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺。涂布的效果对电池容量、内阻、循环寿命以及安全性有重要影响,保证极片均匀涂布。

         浆料为非牛顿型高粘度流体。锂离子电池浆料是由活性物质(正负极材料)、黏结剂、导电剂等,通过搅拌的方式均匀分散于溶剂中制备而成的。粘度是影响锂离子电池浆料的重要因素之一,它不但影响浆料的流动性能,而且黏度的一致性和高低同样会影响后序涂布的均匀性和涂布效率。粘度过高或过低都是不利于极片涂布的,粘度高的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;粘度过低也是不好的,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,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。

电池浆料粘度范围2000-10000mPa.s,是参考指标,主要根据两点确定:

1 浆料沉降情况;

2 实际涂布效果,不同涂布机可能有不同的*佳粘度范围,当然活性物质类型、粘结剂体系也会有影响。

        电极浆料需要具有稳定且恰当的粘度,这是电池生产过程中保证电池一致性的一个重要指标。随着合浆结束,搅拌停止,浆料会出现沉降、絮凝聚并等现象,产生大颗粒,这会对后续的涂布等工序造成较大的影响。表征浆料稳定性的主要参数有流动性、粘度、固含量、密度等。目前主要说明和讨论浆料的粘度的相关检测方法及配置及一般浆料的粘度范围。不同的浆料体系具有不同的粘度变化规律,目前主流的浆料体系是正极浆料PVDF/NMP油性体系,负极浆料是石墨/CMC/SBR水性体系。根据经验来说,正极油性为4000-5500cP,负极水性2500到4000cP是一个对于稳定性及涂布效果的一个比较佳的范围。那么对于这种浆料的粘度计应该如何选择及如何测量呢?当制备电芯的正负极浆料的粘度由于种种原因造成低于1000cP时,会对极片的面密度造成很大的影响,而且还会影响其制成的电池的性能,如果粘度在小于500cP,正负极浆料将会报废。而正负极材料价格昂贵,一旦报废,给企业造成损失难以估量。

       电极浆料是一种是由多种不同比重、不同粒度的原料组成,又是固-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。对于电池浆料粘度范围2000-10000mPa.s,一般目前锂电新能源行业业界根据自己企业预算和需求,有四种的常见仪器配置方案:

一、微量适配器型(样品量需要0.5ml)

NDJ-1G(HA) 配CPE-40转子

二、少量适配器型(样品量需要20ml左右)

主机NDJ-1A(RV)+ 恒温槽HSY-601W+0号转子套装

三、经济型(样品量需要200-400ml)

主机NDJ-8S+0号转子套装+恒温槽HSY-601W+双层试验杯601W01

四、标准型(样品量需要300-500ml)

主机NDJ-1F(RV-2T)+0号转子套装+恒温槽HSY-601W+双层试验杯601W01

 

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