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Brookfield粘度計(jì)在鋰離子電池漿料的流變特性研究

來源:合測實(shí)業(yè)(上海)有限公司   2018年09月18日 11:37  

電池漿料的流變特性與儲存穩(wěn)定性和涂布性能關(guān)系密切。在儲存過程中,低剪切速率范圍內(nèi)的剪切粘度越大,漿料就越穩(wěn)定??梢酝ㄟ^一定剪切速率下,粘度隨時間的變化關(guān)系表征電池漿料的沉降性能。

 

涂布過程是高剪切速率過程,在集流體上涂布后,漿料的平流過程又是低剪切速率過程。所以電池漿料在高剪切速率范圍下剪切粘度不能太高,如果粘度過大,則會造成涂布困難;在涂布后集流體上的漿料在重力和表面張力的作用下平流,在低剪切速率范圍,希望粘度逐漸恢復(fù)到涂布之前的高粘度。

在還沒有*恢復(fù)到高粘度之前,漿料的粘度還比較小,容易平流,涂層表面光滑厚度均勻?;謴?fù)的時間不能太長,也不能太短。恢復(fù)時間太長,漿料在平流過程中粘度太小,容易出現(xiàn)拖尾或者下邊緣比上面的涂層厚度高的現(xiàn)象。如果時間太短,漿料平流時間不夠。

電池漿料在儲存過程中,漿料中的顆粒只受到重力的作用,剪切速率非常低,通常的剪切速率范圍是 -。在儲存過程中,粘度越大,漿料就越穩(wěn)定。BROOKFIELD博勒飛 DV3T配合SSA可以通過描繪在恒定低剪切速率下漿料的粘度隨時間的變化關(guān)系來表征電池漿料的沉降性能。

 

圖1是負(fù)極電池漿料在低剪切速率 0.1下的剪切粘度隨時間的變化關(guān)系??梢钥闯?,負(fù)極漿料的剪切粘度隨儲存時間增加而減小,說明負(fù)極漿料在緩慢沉降。

羧甲基纖維素鈉(CMC)是電池漿料配方中的常用助劑,主要起增稠的作用,用于懸浮固體顆粒,阻止沉降,提供存儲穩(wěn)定性。羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液需要在低剪切速率范圍內(nèi)具有高粘度,有助于懸浮固體顆粒,降低顆粒的沉降速率。但是在高剪切速率范圍下,需要有較小的剪切粘度,便于涂布。

圖2是3%濃度的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液的剪切粘度曲線,可以看出,羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液具有剪切變稀行為。

 

電池漿料的涂布過程是高剪切速率過程,在集流體上涂布后,漿料的平流過程又是低剪切速率過程。所以電池漿料在高剪切速率范圍下剪切粘度不能太高,如果粘度過大,會造成涂布困難;

在涂布后,漿料會在集流體上的重力和表面張力的作用下平流,在低剪切速率范圍,希望粘度逐漸恢復(fù)到涂布之前的高粘度。在還沒有*恢復(fù)到高粘度之前,漿料的粘度還比較小,容易平流,涂層表面光滑厚度均勻。

恢復(fù)的時間不能太長,也不能太短。恢復(fù)時間太長,漿料平流過程中年度太小,容易出現(xiàn)拖尾或者下邊緣的厚度比上面的涂層厚度高的現(xiàn)象。如果時間太短,漿料平流時間不足。這個過程可以分為三個階段,三個剪切速率下粘度的變化來表征。

測試方法,BROOKFIELD博勒飛DV3T流變儀配合SSA利用單機(jī)編程功能,設(shè)置三個步驟,步:剪切速率0.1,測試時間60s,模擬漿料在涂布前的剪切粘度;第二步,剪切速率100,測試時間60s,模擬涂布過程的高剪切速率過程,此時剪切粘度會急劇降低;第三步,剪切速率0.1,模擬涂布后漿料粘度的恢復(fù)情況。

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