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实验室流变仪在锂离子电池领域的应用

点击次数:1609 发布时间:2021-07-26
  实验室流变仪即用于测定聚合物熔体、聚合物溶液、悬浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流变性质的仪器。分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。流变仪是观察高分子材料内部结构的窗口,通过高分子材料,诸如塑料、橡胶、树脂中不同尺度分子链的响应,可以表征高分子材料的分子量和分子量分布,能快速、简便、有效地进行原材料、中间产品和最终产品的质量检测和质量控制。
  在锂离子电池领域,目前绝大多数的研究都集中在活性材料上,如材料的晶格结构、合成过程、掺杂、表面包覆和电化学性能。然而,很多报道也显示,电池的性能更多地受到其他因素的影响,如碳导电剂、粘结剂、集流体,除此之外,还包括电极的加工过程。锂离子电池的电极加工过程是将含有活性材料和多种非活性物质混合的浆料涂覆在金属集流体上,而浆料的流变特性等制程因素对电池的Z终性能产生了决定性影响。
  锂离子电池的浆料是非牛顿型高粘度流体,而生产过程中对浆料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在传统陶瓷浆料工艺中浆料粘度低时,具有较好的流动性以便浇注时填充模具以及排除气泡,但粘度过低则浆料的稳定性变差,在浇注与固结过程中颗粒下沉而出现分层现象,Z终导致成型后的坯体密度不均。
  而在锂离子电池中需要添加各种导电剂和粘结剂以形成导电网络,然而颗粒的聚集在浆料中产生了不均匀性。这种不均匀性会在复合电极中产生裂纹和空隙,使电子通路出现中断,进而影响电池性能。因此,制作分散均匀的、稳定的浆料成为Z为重要的条件。
  但是锂离子电池浆料基本都呈现黑色不透明粘性流体或胶体状态,无法用裸眼看到分散均匀程度,而不同分散状态的浆料有着不同的粘度趋势。因此,流变特性是分析锂离子电池浆料分散状态的重要手段。
  流变仪可在接近真实加工条件下,对样品在力、热作用下的行为进行研究,如样品的流动特性、加工过程中的结构变化、降解及混合质量等性质。而锂离子电池的浆料流动特性与浆料的固含量、搅拌工艺和加料顺序等都有很大的关系。另外,浆料的粘度和沉降稳定性也会对后续的涂布过程产生影响。