鋰電池漿料和傳統(tǒng)分散工藝

一、鋰電池漿料的特性

鋰離子電池漿料是由多種不同比重、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。鋰離子電池漿料是一種像油狀的流動的液體，所以具有一般流體所具有的特征如粘性、流動性等，同時因為電池漿料是一種液固兩相流，所以還具有一些自身特殊的性能。

1、鋰離子電池漿料流變性

流變性是指物質(zhì)在外力作用下的變形和流動性質(zhì)。由于液體不能承受剪切力，因而不能保持其外形的穩(wěn)定。在外力的作用下，液體就會發(fā)生流動和變形等的性質(zhì)，稱為流變性。漿體的流變性十分復(fù)雜.一種漿體在低濃度時可能表現(xiàn)為牛頓流體或假塑性流體;濃度稍高產(chǎn)生絮團后，可能表現(xiàn)為賓漢流體;更高的濃度下又可能會出現(xiàn)脹塑性流體。

對同—種漿料，在剪切率不太高時，不出現(xiàn)脹流現(xiàn)象，剪切率高時又可能轉(zhuǎn)化為脹塑性流體。有些非牛頓流體在低剪切速率和高剪切速率下都可能呈現(xiàn)牛頓流體形象，這可能是因為在低剪切速率下，分子的無規(guī)則熱運動占優(yōu)勢，體現(xiàn)不出剪切速率對其中物料重新排列使表觀粘度的變化，當剪切速率增高到一定限度后，剪切定向達到了最佳程度，因而也使表觀粘度不隨剪切速率而變。如前所述，許多非牛頓體其流變特性受到體系中結(jié)構(gòu)變化的影響。

影響鋰離子電池漿料流變性的一些主要參數(shù)：

(1)分散相或固相的類型及表面電荷的大小

對于不同種類的正負極活性物質(zhì)，如正極常用的鈷酸鋰、錳酸鋰，負極常用的石墨粉、中間相炭微球，由于其種類不同，因而具有不同的水化膨脹特性以及不同的表面電荷，這樣，不同種類的活性物質(zhì)其分散特性、膠溶特性以及形成具有一定強度的結(jié)構(gòu)體系的能力也各不相同，其宏觀表現(xiàn)是不同種類的活性物質(zhì)配制而成的漿料具有不同的流變特性。

(2)固相的濃度

分散相或固相濃度的大小主要影響漿料的屈服應(yīng)力和塑性粘度或表觀粘度。在一般槽況下，固相濃度越大，其屈服應(yīng)力、塑性粘度或表觀粘度越大。

(3)固相顆位的大小、形狀以及粒徑的分布

在固相濃度不變的條件下，顆粒的粒徑越小，由于其總的表面積增加，因而漿料的屈服應(yīng)力和粘度將隨之增加。

(4)分散介質(zhì)本身的粘度。

不同的溶劑具有不同的粘度，使得漿料的粘度也將隨之變化。

(5)溫度和壓力。

在不同的溫度和壓力下漿料具有不同的流變特性。

(6)漿料的PH值。

2、鋰離子電池漿料觸變性

觸變性是指流體在剪切力作用下的一種結(jié)構(gòu)破壞與恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。描述鋰離子電池漿料的觸變性主要包括觸變的最后效果和觸變過程，觸變過程是指在一定的條件下鋰離子電池漿料中的膠鏈結(jié)構(gòu)隨時間的破壞和恢復(fù)過程，它反映了觸變性的時間效應(yīng)。觸變的最后效果是指在一定實驗條件下達到穩(wěn)定時的最大觸變量。這里所說的達到穩(wěn)定是指漿料內(nèi)的結(jié)構(gòu)破壞與恢復(fù)的一種動態(tài)平衡，而其宏觀表現(xiàn)則為鋰離子電池漿料剪切應(yīng)力的固定不變，亦即剪切應(yīng)力具有不隨時間而變化的穩(wěn)定數(shù)值。

3、分散效果對鋰離子電池漿料的影響

混合分散工藝在鋰離子電池的整個生產(chǎn)工藝中對產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于30%，是整個生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)。鋰離子電池的電極制造，正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成;負極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負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程,而且在這個過程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。在正、負極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運動，因此在鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要，漿料分散質(zhì)量的好壞，直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。