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測量電池漿料穩(wěn)定性的意義

鋰離子電池的生產(chǎn)制造步驟較為繁瑣，每一個工藝步驟都緊密相關(guān)，所以需要考慮整個工藝流程的連續(xù)性、穩(wěn)定性、一致性和可加工性等。在整個生產(chǎn)過程中，鋰電池漿料的制備尤為關(guān)鍵，曾有日本專家說過：電池成品質(zhì)量的70%由電池漿料的性質(zhì)覺得。確實，漿料質(zhì)量不僅影響電池性能，也是決定電池成本的關(guān)鍵因素。

正極漿料主要由粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成；負(fù)極漿料主要由增稠劑、粘結(jié)劑、碳粉或其它負(fù)極材料等組成。正、負(fù)極漿料的制備均包括液體與液體、液體與固體物料、固體與固體顆粒之間的相互混合、溶解、摩擦、分散等工藝過程，而且這個過程中伴隨著溫度、粘度、粒度、粘度等參數(shù)的變化。鋰離子電池漿料的混合分散過程可以分為宏觀混合過程和微觀分散過程，這兩個過程始終伴隨著鋰離子電池漿料制備的整個過程。

鋰電池漿料的穩(wěn)定性是漿料性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，穩(wěn)定性好壞代表漿料存放時間長短，這可以為生產(chǎn)提供連續(xù)性保障，使用時輕松簡便。穩(wěn)定性更影響著涂布效果，穩(wěn)定性好，極片的面密度始終保持穩(wěn)定，為電池容量、內(nèi)阻等性質(zhì)打下良好的基礎(chǔ)。穩(wěn)定性不好，極片涂布過程就很難保證極片的參數(shù)，造成不合格的產(chǎn)品會增多。

穩(wěn)定性的表征

如何提高漿料的穩(wěn)定性呢？下面列舉Turbiscan在電池漿料穩(wěn)定性測量中的應(yīng)用

1.利用Turbiscan測量固體粉末的分散度

分散性的定義是一種固體粒子在液體中被分散后達(dá)到最小粒度或所需粒度的能力。可以通過下面的方程來計算均勻度。

理論粒徑dtheoritical對應(yīng)著zui高分散狀態(tài)下的粒徑。測量粒徑dmeasured對應(yīng)著不稀釋狀態(tài)下的團粒徑（SMLS原理測定）。當(dāng)dr接近于0時，分散性較差，當(dāng)dr為時接近1時分散性較好。

分散度Dr可以應(yīng)用于漿料混合前期篩選原材料和分散工藝定制極端，為配置優(yōu)秀的漿料奠定基礎(chǔ)條件。

上圖為分散度Dr的應(yīng)用案例，展示了TiO₂粉體在不同機械力分散條件下在水中的分散度。分散度從差至好依次為，攪拌、超聲波水浴、均質(zhì)、超聲波破碎。

 2.利用Turbiscan測量漿料的分散均勻度

均勻度即漿料在空間分布上的一致性，顆粒團聚嚴(yán)重的樣品均勻度通常較差。均勻度的計算公式非常簡單，即Turbiscan掃描樣品得到光強度曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

均勻度是指漿料在空間分布上的一致性，顆粒團聚嚴(yán)重的漿料均勻度通常較差。均勻度的計算公式非常簡單，即Turbiscan掃描樣品得到光強度曲線的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

 均勻性好的樣品，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，而均勻性差的樣品，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。

上圖為Turbiscan測量電池漿料均勻度的實際案例，展示了不同配方的漿料在相同分散工藝下的均勻度。RSD值越小的漿料均勻度越好。

 3.利用Turbiscan測量漿料的物理穩(wěn)定性

Turbican基于SMLS（靜態(tài)多重光散射）技術(shù)，能夠直接測量高濃度樣品的散射光強度，通過對漿料進(jìn)行持續(xù)的掃描，可以定量漿料的失穩(wěn)現(xiàn)象。

上圖為兩個水性正極漿料，在加入HPC前后的背散射光掃描數(shù)據(jù)，a沒有加入HPC，b加入0.7wt%HPC。從圖中可見，未加入HPC的樣品頂部區(qū)域掃描線出現(xiàn)明顯的波動和不重合，這意味著樣品頂部區(qū)域的顆粒發(fā)生了明顯的聚結(jié)。相應(yīng)的，加入HPC后的樣品的掃描線基本重合，說明顆粒沒有聚結(jié)過程。

上圖為這兩個漿料生產(chǎn)的電極表面的SEM掃描照片，可以發(fā)現(xiàn)未加入HPC漿料生產(chǎn)出的電極表面粗糙，并且有小裂紋出現(xiàn)。

總結(jié)

為了生產(chǎn)性能優(yōu)異品質(zhì)更高的電池，提高電池漿料的穩(wěn)定性是非常重要的，建議從原材料的粒度、比表面積、pH值、混料工藝、原材料配比等方面來進(jìn)行優(yōu)化，改善漿料穩(wěn)定性，同時使用Turbiscan穩(wěn)定性穩(wěn)定性分析儀，表征分散度、分散均勻性、穩(wěn)定性等參數(shù)，評價不同階段的穩(wěn)定性。