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海默生粘度計(jì)電池漿料粘度及流變的常見(jiàn)測(cè)試類型分析

電池漿料正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成；負(fù)極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過(guò)程，而且在這個(gè)過(guò)程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。在正、負(fù)極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到離子在電池兩極間的運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)于電池漿料，其粘度和流變性能是我們要重點(diǎn)關(guān)注的。

我們的電池漿料用戶在實(shí)際應(yīng)用RS系列流變儀時(shí)，通常做幾類測(cè)試：恒定剪切測(cè)試粘度、剪切率掃描、以及控制一些不同的溫度點(diǎn)測(cè)試漿料粘度（粘溫曲線）。此外，觸變性測(cè)試對(duì)于漿料的涂覆具有重大意義。

1、恒定剪切（恒定轉(zhuǎn)速）測(cè)試粘度

下圖是6RPM測(cè)試（RPM代表轉(zhuǎn)速，即每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)），即控制轉(zhuǎn)速恒定為6RPM進(jìn)行測(cè)試。

下圖為同一樣品，60RPM測(cè)試，控制轉(zhuǎn)速恒定為60RPM進(jìn)行測(cè)試。

從上面兩個(gè)恒定轉(zhuǎn)速（剪切率）的測(cè)試中，無(wú)論是6RPM，還是60RPM，我們可以看到樣品隨時(shí)間的推移，粘度降低。當(dāng)粘度降低到一定程度后，變化減緩，逐漸“走平”，形成一個(gè)平臺(tái)。但同一個(gè)樣品，也明顯可見(jiàn)其中的差異，即：在不同的轉(zhuǎn)速下同一個(gè)樣品的粘度降低程度是不同的，6RPM的粘度平臺(tái)大致在9.5Pa.s，60RPM的粘度平臺(tái)則出現(xiàn)在2.4Pa.s。粘度是表征樣品流動(dòng)能力的物理量，反映樣品分子間阻力的大小，阻力來(lái)源于分子間摩擦及分子間的空間位阻。一般樣品在受到剪切后會(huì)打破原有的體系平衡（主要的影響在于改變了分子間的空間位阻，分子會(huì)有應(yīng)力取向的情況，從而降低空間位阻），而后體系達(dá)到一個(gè)新的平衡，也即我們看到的一個(gè)新的粘度平臺(tái)。對(duì)于同一個(gè)樣品，使用不同的恒定轉(zhuǎn)速（剪切率）進(jìn)行測(cè)試，最終所出現(xiàn)的平臺(tái)粘度值是不同的，這是因?yàn)椴煌D(zhuǎn)速帶來(lái)大小不同的剪切，大小不同的剪切最終形成的平衡不同，不同平衡下空間位阻不同，宏觀上呈現(xiàn)為我們看到的粘度不同。

2、剪切率掃描測(cè)試剪切率掃描測(cè)試，即：剪切率線性變化測(cè)試（如下圖為設(shè)置50 s，剪切率0 —?100 1/s的線性變化），以觀察樣品在不同剪切率下樣品的粘度大小。

與恒定剪切測(cè)試的圖相近，我們也可以看到樣品粘度降低的情況。如之前所說(shuō)，恒定轉(zhuǎn)速的測(cè)試會(huì)打破原有的平衡，而產(chǎn)生新的平衡。每一個(gè)轉(zhuǎn)速都會(huì)有不同的平衡，而在不停變化（增大）的轉(zhuǎn)速下，粘度應(yīng)該是不斷地下降，而不是出現(xiàn)平臺(tái)，但事實(shí)上卻是當(dāng)轉(zhuǎn)速（剪切）增大到某一程度時(shí)，又出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)。實(shí)際上，改變粘度的是取決于不同的空間位阻。對(duì)于剪切不斷增大的情況，應(yīng)力取向也會(huì)逐漸加強(qiáng)，但由于應(yīng)力取向是有極限的，因此當(dāng)剪切達(dá)到一定程度后，應(yīng)力取向基本不會(huì)有多少改變，對(duì)應(yīng)的空間位阻幾乎也不再有大的變化，宏觀上則可視為粘度出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)。

3、溫度變化下的粘度變化（粘溫曲線）
下圖為漿料的粘溫曲線。

通常樣品都是隨著溫度的升高，粘度下降。這是由于溫度升高，分子活性增大。當(dāng)外界提供相同的剪切，溫度升高則樣品分子間的阻力變小，分子本身提供更多的抵抗阻力的能量，宏觀上呈現(xiàn)為樣品的粘度降低。

4、觸變性測(cè)試

觸變性是反映樣品受剪切粘度改變后恢復(fù)到初始狀態(tài)快慢的性能。舉個(gè)類比的例子，如彈簧施加一個(gè)力后產(chǎn)生形變，撤去這個(gè)力后，可以迅速地恢復(fù)到初始的位置；而軟糖類物品，撤去力后則需要等待一段時(shí)間，樣品才能恢復(fù)到初始位置。通常設(shè)置是從低剪切到高剪切，而后再?gòu)母呒羟谢氐降图羟校ㄈ缦聢D先 0 — 100 1/s，再100 — 0 1/s）。

樣品的觸變性實(shí)際與漿料的涂覆性能好壞直接相關(guān)。剪切變稀有利于涂覆，并且有利于分散，而涂覆后我們又希望能有較好的附著性，這樣就要求樣品的觸變環(huán)相對(duì)較小，能夠相對(duì)較快地恢復(fù)到較高的初始粘度，即流動(dòng)性不好的狀態(tài)。此時(shí)，我們需要測(cè)試漿體的觸變性，以確定漿料觸變性的大小。