應(yīng)用專題 - 鋰電漿料粘度測定

收錄于話題：粘度測量

01 鋰電池簡介

鋰離子電池是繼鉛酸電池、鎘鎳電池及氫鎳電池之后的新一代二次電池,，具有工作電壓高,、容量高,、自放電小、循環(huán)壽命長,、無記憶效應(yīng),、無環(huán)境污染及工作溫度范圍寬等顯著優(yōu)點,，自問世以來已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備中,。在全球重點發(fā)展電動車,、儲能電池等新能源產(chǎn)品的今天，鋰電池被認(rèn)為是*的理想儲能元件,，得到了更高的關(guān)注,。

02 鋰電漿料粘度控制的意義

鋰離子電池漿料由活性物質(zhì)（正負(fù)極材料）、黏結(jié)劑,、導(dǎo)電劑等,，通過攪拌的方式均勻分散于溶劑中制備而成。粘度是影響鋰離子電池漿料的重要因素之一,，它不但影響漿料的流動性能,，而且粘度的一致性和高低同樣會影響后序涂布的均勻性和涂布效率。粘度過高或過低都不利于極片涂布,，粘度過高的漿料流平性不佳,，不利于涂布；粘度過低的漿料雖然流動性好,，但干燥困難,，降低了涂布的干燥效率，還會發(fā)生涂層龜裂,、漿料顆粒團聚問題,。因此，電極漿料需要具有穩(wěn)定且恰當(dāng)?shù)恼扯龋@是電池生產(chǎn)過程中保證電池一致性的一個重要指標(biāo)。隨著合漿結(jié)束,，攪拌停止，漿料會出現(xiàn)沉降,、絮凝聚并等現(xiàn)象，產(chǎn)生大顆粒,，這會對后續(xù)的涂布等工序造成較大的影響,。表征漿料穩(wěn)定性的主要參數(shù)有流動性、粘度,、固含量,、密度等。

不同的漿料體系具有不同的粘度變化規(guī)律,。電極漿料由多種不同比重,、不同粒度的原料組成，又是固-液相混合分散，屬于典型的非牛頓流體,。非牛頓流體的粘度除了與溫度有關(guān)外,，還與剪切速率、時間有關(guān),，并有剪切變稀或剪切變稠的變化,。

03 鋰電漿料粘度測定

本文使用DV3T標(biāo)準(zhǔn)流變儀配套小量樣品適配器SSA（如圖1所示）測量一種鋰電子電池漿料的粘度，旨在幫助用戶建立該產(chǎn)品的生產(chǎn)及制備工藝過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的粘度測試方法,。

圖1 SSA+TC系列水浴循環(huán)系統(tǒng)

TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃）,，使用Rheocalc T軟件連接主機，進行程序編輯及數(shù)據(jù)采集,，繪制粘度變化曲線,。

取一定量的已配置好的鋰離子電池漿料于SSA的樣品杯中,，將轉(zhuǎn)子緩慢浸沒至樣品中,，然后連接粘度計主機和TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)。在Rheocalc T 軟件上編輯相應(yīng)的測試程序,，待樣品溫度穩(wěn)定后開始測量,。選擇“Multi Point"模式進行數(shù)據(jù)采集，測試時間為120s,，數(shù)據(jù)采集間隔為10s,，總共采集了12個數(shù)據(jù)點，觀察測試過程中粘度變化情況數(shù)據(jù)及溫度控制的穩(wěn)定性,。

  根據(jù)圖2可知,，在恒定的剪切率條件下，使用水浴控溫時,，測試穩(wěn)定性非常好,，12個數(shù)據(jù)點的粘度平均值為3685 cP，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.08%,。Brookfield數(shù)顯粘度計的連續(xù)感應(yīng)器可以保證測試數(shù)據(jù)輸出的實時性和準(zhǔn)確性,。此外測試過程中，溫度非常穩(wěn)定,，始終保持在25±0.01℃之間,。

SSA測試所需樣品體積僅為2-16mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號相關(guān)），可有效節(jié)約測試成本,，提升測試效率,；SSA使用同軸圓柱型轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計算剪切率和剪切應(yīng)力,，得到絕對粘度,；TC系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度最高可達0.01℃，為粘度測試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。

04 應(yīng)用概述

作為世界暢銷的粘度計/流變儀生產(chǎn)商之一,，AMETEK Brookfield一直致力于為廣大用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠,，測量精確度高，測量重復(fù)性好的產(chǎn)品,。Brookfield粘度計的測量精度可以達到全量程測量范圍的±1%,，重復(fù)性可以達到±0.2%。針對不同行業(yè)的粘度測試需求,，提供個性化的解決方案,，可適應(yīng)各種行業(yè)用戶的分析需求。

RST 流變儀可以進行全面的流變學(xué)測試,，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進行高效的流變分析,。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動下的粘度,、流變曲線等特性,。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動和蠕變狀態(tài)下的粘彈性,、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性,。

來源：Broofield_China微信公眾號