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锂电池浆料的特性

来源: 电池招聘网 发布时间:2018-07-11 09:10:12浏览次数:231次

  锂电池浆料和传统分散工艺

  一、锂电池浆料的特性

  锂离子电池浆料是由多种不同比重、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。锂离子电池浆料是一种像油状的流动的液体,所以具有一般流体所具有的特征如粘性、流动性等,同时因为电池浆料是一种液固两相流,所以还具有一些自身特殊的性能。

  1、锂离子电池浆料流变性

  流变性是指物质在外力作用下的变形和流动性质。由于液体不能承受剪切力,因而不能保持其外形的稳定。在外力的作用下,液体就会发生流动和变形等的性质,称为流变性。浆体的流变性十分复杂.一种浆体在低浓度时可能表现为牛顿流体或假塑性流体;浓度稍高产生絮团后,可能表现为宾汉流体;更高的浓度下又可能会出现胀塑性流体。

  对同—种浆料,在剪切率不太高时,不出现胀流现象,剪切率高时又可能转化为胀塑性流体。有些非牛顿流体在低剪切速率和高剪切速率下都可能呈现牛顿流体形象,这可能是因为在低剪切速率下,分子的无规则热运动占优势,体现不出剪切速率对其中物料重新排列使表观粘度的变化,当剪切速率增高到一定限度后,剪切定向达到了最佳程度,因而也使表观粘度不随剪切速率而变。如前所述,许多非牛顿体其流变特性受到体系中结构变化的影响。

  影响锂离子电池浆料流变性的一些主要参数:

  (1)分散相或固相的类型及表面电荷的大小

  对于不同种类的正负极活性物质,如正极常用的钴酸锂、锰酸锂,负极常用的石墨粉、中间相炭微球,由于其种类不同,因而具有不同的水化膨胀特性以及不同的表面电荷,这样,不同种类的活性物质其分散特性、胶溶特性以及形成具有一定强度的结构体系的能力也各不相同,其宏观表现是不同种类的活性物质配制而成的浆料具有不同的流变特性。

锂电池浆料的特性

  (2)固相的浓度

  分散相或固相浓度的大小主要影响浆料的屈服应力和塑性粘度或表观粘度。在一般槽况下,固相浓度越大,其屈服应力、塑性粘度或表观粘度越大。

  (3)固相颗位的大小、形状以及粒径的分布

  在固相浓度不变的条件下,颗粒的粒径越小,由于其总的表面积增加,因而浆料的屈服应力和粘度将随之增加。

  (4)分散介质本身的粘度。

  不同的溶剂具有不同的粘度,使得浆料的粘度也将随之变化。

  (5)温度和压力。

  在不同的温度和压力下浆料具有不同的流变特性。

  (6)浆料的PH值。

  2、锂离子电池浆料触变性

  触变性是指流体在剪切力作用下的一种结构破坏与恢复原有结构的效应。描述锂离子电池浆料的触变性主要包括触变的最后效果和触变过程,触变过程是指在一定的条件下锂离子电池浆料中的胶链结构随时间的破坏和恢复过程,它反映了触变性的时间效应。触变的最后效果是指在一定实验条件下达到稳定时的最大触变量。这里所说的达到稳定是指浆料内的结构破坏与恢复的一种动态平衡,而其宏观表现则为锂离子电池浆料剪切应力的固定不变,亦即剪切应力具有不随时间而变化的稳定数值。

  3、分散效果对锂离子电池浆料的影响

  混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%,是整个生产工艺中最重要的环节。锂离子电池的电极制造,正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中,颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动,因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要,浆料分散质量的好坏,直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

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