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锂离子电池浆料的旋转粘度计测定仪选型及测试方法
发布时间:2018-09-13   点击次数:527次

锂离子电池浆料是由活性物质(正负极材料)、黏结剂、导电剂等,通过搅拌的方式均匀分散于溶剂中制备而成的。粘度是影响锂离子电池浆料的重要因素之一,它不但影响浆料的流动性能,而且黏度的一致性和高低同样会影响后序涂布的均匀性和涂布效率。粘度过高或过低都是不利于极片涂布的,粘度高的浆料不容易沉淀且分散性会好一点,但是过高的粘度不利于流平效果,不利于涂布;粘度过低也是不好的,粘度低时虽然浆料流动性好,但干燥困难,降低了涂布的干燥效率,还会发生涂层龟裂、浆料颗粒团聚、面密度一致性不好等问题。

电池浆料粘度范围2000-10000mPa.s,是参考指标,主要根据两点确定:
1 浆料沉降情况;
2 实际涂布效果,不同涂布机可能有不同的粘度范围,当然活性物质类型、粘结剂体系也会有影响。

 

电极浆料需要具有稳定且恰当的粘度,这是电池生产过程中保证电池一致性的一个重要指标。随着合浆结束,搅拌停止,浆料会出现沉降、絮凝聚并等现象,产生大颗粒,这会对后续的涂布等工序造成较大的影响。表征浆料稳定性的主要参数有流动性、粘度、固含量、密度等。目前主要说明和讨论浆料的粘度的相关检测方法及配置及一般浆料的粘度范围。

 

不同的浆料体系具有不同的粘度变化规律,目前主流的浆料体系是正极浆料PVDF/NMP油性体系,负极浆料是石墨/CMC/SBR水性体系。根据经验来说,正极油性为4000-5500cP,负极水性2500到4000cP是一个对于稳定性及涂布效果的一个比较佳的范围。那么对于这种浆料的粘度计应该如何选择及如何测量呢?

 

电极浆料是一种是由多种不同比重、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。非牛顿液体的粘度除了与温度有关外,还与剪切速率、时间有关,并有剪切变稀或剪切变稠的变化。对于电池浆料粘度范围2000-10000mPa.s,一般目前锂电新能源行业业界有2种的常见的配置及参数设置:

 

1

Brookfield RVDV2T/RVDV3T连续感应粘度计

2

Brookfield Rheocalc 32控制分析软件

3

Brookfield TC-550MX/550AP(带编程)

制冷恒温水浴
 

 

转子选择1:  3号转子,10rpm, 测量时间 90s, 恒温25.0±0.5°C

扭矩:一般在30-90%

转子选择2:  5号转子,30rpm, 测量时间 60s, 恒温25.0±0.5°C

扭矩:一般在30-90%

(备注:因为粘度是相对值及非牛顿流体,必须上下游比较数据及内部监控,必须统一机型及测试条件,否则结果的参考价值不高。)

BROOKFIELD粘度计/流变仪使用方便、灵活性大、质量稳定可靠、精确度高以及完善的售后服务,使BROOKFIELD粘度计/流变仪得到了全世界广大用户的喜爱和拥护。所有BROOKFIELD粘度计的精确度都在使用范围内的±1.0%,重现性为±0.2%。对于DV-1M 以上的机型都是连续感应的,只要使用相同机型和相同测试方法,无论在世界什么地方,都可以得到一样的结果。


 

众所周知,当制备电芯的正负极浆料的粘度由于种种原因造成低于1000cP时,会对极片的面密度造成很大的影响,而且还会影响其制成的电池的性能,如果粘度在小于500cP,正负极浆料将会报废。而正负极材料价格昂贵,一旦报废,给企业造成损失难以估量。其中美国BROOKFIELD DV-2T 作为全球受欢迎的多功能触摸屏连续感应的粘度计,通过Rheocalc 32 控制分析软件测量时间与粘度的变化曲线,长时间监控粘度变化的实验可直接表征浆料的长期稳定性,另外在锂离子电池浆料制备的整个过程中实时监控浆料粘度的变化,出现异常及时调整配方及操作条件,检查环境及原料品质的变化,为锂电池行业的浆料稳定性测试及节约生产成本,保证良品率保驾护航。

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