鋰電池漿料性質(zhì)及關(guān)鍵影響因素分析,海默生在線粘度計(jì)

1.?牛頓流體是指在受力后極易變形,且切應(yīng)力與變形速率成正比的低粘性流體。
粘度不隨剪切速率變化而變化。
如:水、酒精等大多數(shù)純液體、輕質(zhì)油、低分子化合物溶液以及低速流動(dòng)的氣體等均為牛頓流體。
2.?非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性實(shí)驗(yàn)定律的流體,即其剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系的流體。
如:高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等;人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液,以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”。
3.?電極漿料是一種是由多種不同比重、不同粒度的原料組成,又是固液相混合分散,形成的漿料屬于非牛頓流體。
4.?非牛頓液體的粘度除了與溫度有關(guān)外,還與剪切速率、時(shí)間有關(guān),并有剪切變稀或剪切變稠的變化。
5.?漿料的性質(zhì):
流動(dòng)性:不斷斷續(xù)續(xù)就是流動(dòng)性好;
流平性:影響了涂布的平整度和均勻度;
流變性:是指漿料在流動(dòng)中的形變特征。
6.?漿料的分散:
干粉混合:顆粒之間以點(diǎn)點(diǎn)、點(diǎn)面、點(diǎn)線形式接觸;
泥狀捏合:加入粘結(jié)劑液體或溶劑,原材料被潤(rùn)濕、呈泥狀。經(jīng)過(guò)攪拌機(jī)的強(qiáng)力攪拌,物料受到機(jī)械力的剪切和摩擦,同時(shí)顆粒之間也會(huì)有內(nèi)摩擦,在各個(gè)作用力下,原料顆粒之間趨于高度分散(大顆粒破裂)。
稀釋分散:緩慢加入溶劑調(diào)節(jié)漿料粘度和固含量。此階段分散與團(tuán)聚共存,并最后達(dá)到穩(wěn)定。物料的分散主要受機(jī)械力、粉液間摩擦阻力、高速分散剪切力、漿料與容器壁撞擊相互作用力的影響。
7.?漿料的影響因素:
粘度過(guò)高或過(guò)低都是不利于極片涂布的,粘度高的漿料不容易沉淀且分散性會(huì)好一點(diǎn),但是過(guò)高的粘度不利于流平效果,不利于涂布(后續(xù)輥壓時(shí)易造成極片局部裂紋、甚至斷裂);粘度低時(shí)雖然漿料流動(dòng)性好,但干燥困難,降低了涂布的干燥效率,粘度過(guò)低還會(huì)發(fā)生涂層龜裂、漿料顆粒團(tuán)聚、面密度一致性不好等問(wèn)題
分析解決漿料粘度變化的原因,要從粘結(jié)劑的本質(zhì)及漿料分散程度上著手。
粘度升高:
*正極漿料在放置一段時(shí)間后粘度升高。其原因一(短時(shí)間放置)是漿料攪拌速度過(guò)快,粘結(jié)劑未充分溶解,放置一段時(shí)間后PVDF粉末充分溶解,粘度升高。通常來(lái)說(shuō),PVDF需要至少3個(gè)小時(shí)才能充分溶解,無(wú)論多快的攪拌速度都無(wú)法改變這一影響因素;
*原因之二(長(zhǎng)時(shí)間放置)是漿料靜置過(guò)程中,膠體由溶膠狀態(tài)變?yōu)?b>凝膠狀態(tài),此時(shí)如果對(duì)其進(jìn)行慢速勻漿,其粘度可以恢復(fù);
*原因之三是膠體與活物質(zhì)、導(dǎo)電劑顆粒之間形成了一種特殊的結(jié)構(gòu),此狀態(tài)是不可逆的,漿料粘度升高后無(wú)法恢復(fù);
*負(fù)極漿料粘度升高主要是由粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)被破壞引起的,分子鏈斷裂后被氧化后漿料粘度升高;
*如果物料被過(guò)度分散,顆粒粒徑產(chǎn)生較大的降低,也會(huì)增加漿料的粘度。
粘度降低:
*正極漿料粘度降低。原因之一,粘結(jié)劑膠體發(fā)生了性狀的變化。如漿料傳輸過(guò)程中受到強(qiáng)剪切力、粘結(jié)劑吸收水分發(fā)生質(zhì)變、攪拌過(guò)程中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、自身發(fā)生降解等;
*原因之二,攪拌分散不均勻導(dǎo)致漿料中固體物質(zhì)大面積沉降;
*原因之三,攪拌過(guò)程中粘結(jié)劑受到設(shè)備和活物質(zhì)的強(qiáng)剪切力和摩擦力,在高溫情況下發(fā)生性狀變化,造成粘度下降;
*負(fù)極漿料粘度降低。原因之一CMC中混有雜質(zhì),CMC中的雜質(zhì)大多是難溶性高分子樹(shù)脂,當(dāng)CMC與鈣、鎂等混溶時(shí),會(huì)降低其粘度;
*原因之二CMC是羥甲基纖維素鈉,其主要是C/O的結(jié)合,鍵強(qiáng)很弱極易被剪切力破壞,當(dāng)攪拌速度過(guò)快或時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)有可能破壞CMC的結(jié)構(gòu)。CMC在負(fù)極漿料中起到增稠和穩(wěn)定的作用,同時(shí)對(duì)原材料的分散起重要的作用,其結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生破壞,必然引起漿料沉降,粘度降低;
*原因之三是SBR粘結(jié)劑的破壞。在長(zhǎng)時(shí)間攪拌下極易發(fā)生破乳,導(dǎo)致粘結(jié)性失效,漿料粘度降低。
果凍狀及時(shí)高時(shí)低:
*水分。考慮活物質(zhì)吸潮、攪拌過(guò)程水分控制不好,原材料吸收水分后或者攪拌環(huán)境濕度較高,導(dǎo)致PVDF吸收水分變成果凍狀;
*漿料或材料的pH值。pH值越高,對(duì)水分的控制就要求更嚴(yán)格,尤其是NCA?、?NCM811等高鎳材料的攪拌。
*漿料粘度忽高忽低,原因之一可能是漿料測(cè)試過(guò)程中未完全穩(wěn)定下來(lái),漿料粘度受溫度的影響很大。尤其是被高速分散之后,漿料內(nèi)部溫度存在一定的溫度梯度,取樣不同粘度也不盡相同;
*原因之二是漿料的分散性差,活物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑沒(méi)有良好的分散開(kāi),漿料就沒(méi)有好的流動(dòng)性,自然漿料粘度忽高忽低。


Related posts