流变仪在锂离子电池浆料中的应用

锂离子电池的浆料是非牛顿型高粘度流体，而生产过程中对浆料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在传统陶瓷浆料工艺中浆料粘度低时，具有较好的流动性以便浇注时填充模具以及排除气泡，但粘度过低则浆料的稳定性变差，在浇注与固结过程中颗粒下沉而出现分层现象，最终导致成型后的坯体密度不均。而在锂离子电池中需要添加各种导电剂和粘结剂以形成导电网络，然而颗粒的聚集在浆料中产生了不均匀性。这种不均匀性会在复合电极中产生裂纹和空隙，使电子通路出现中断，进而影响电池性能。因此，制作分散均匀的、稳定的浆料成为最为重要的条件。但是锂离子电池浆料基本都呈现黑色不透明粘性流体或胶体状态，无法用裸眼看到分散均匀程度，而不同分散状态的浆料有着不同的粘度趋势。因此，流变特性是分析锂离子电池浆料分散状态的重要手段。

上海保圣RH-30流变仪可在接近真实加工条件下，对样品在力、热作用下的行为进行研究，如样品的流动特性、加工过程中的结构变化、降解及混合质量等性质。而锂离子电池的浆料流动特性与浆料的固含量、搅拌工艺和加料顺序等都有很大的关系。经过流变仪测试可知，在体系相同的情况下，浆料的表观粘度基本与浆料的分散情况相关，浆料的分散程度越好，浆料的表观粘度越低。同时，动态粘弹性测试的结果中，储能模量的增大有助于提高浆料的稳定性，然而储能模量过大则影响浆料的流动性和涂布性能。制作分散均匀而稳定的浆料已成为提高锂离子电池性能的重要手段。

一、流变特性解析

1、粘度的定义

2、流体的分类（牛顿流体和非牛顿流体）

其中，我们最注重的几类分别为假塑性流体、宾汉流体及触变性流体。

3.测试仪器：RH-30流变仪

二、测试方法

电池浆料除单点粘度外，常用如下的测试方法：

1.剪切率变化（剪切率扫描，转速变化）测试（0-260 1/S），不同情况下使用的测试条件会有不同。

目的：电池浆料的涂布过程是高剪切速率过程，在高剪切速率范围下电池浆料的剪切粘度不能太高。因此，我们需要了解浆料在高剪切下是否能够达到理想的粘度状态（便于涂布，一般涂布印刷的喷嘴很小，粘度高容易堵住喷嘴），即便从喷嘴喷出，粘度高也不便于涂布。

2.触变性测试（0-260-0 1/S）

目的：在涂布后，浆料会在集流体上的重力和表面张力的作用下流平，在低剪切速率范围，希望粘度逐渐恢复到涂布之前的高粘度。在还没有*恢复到高粘度之前，浆料的粘度还比较小，容易流平，涂层表面光滑厚度均匀。恢复的时间不能太长，也不能太短。恢复时间太长，浆料流平过程中粘度太小，容易出现拖尾或者下边缘的厚度比上面的涂层厚度高的现象；如果时间太短，则浆料又没有时间进行流平。

触变性结果（我们可以通过多次测试，得出一个理想的结果范围）。

3.“零"剪切测试

目的：由于浆料多数是金属分散体系（现在最为常见的就是银浆），确认浆料在静置（即储存条件下）情况下的粘度。

三、结论与分析

粘度是影响电池浆料品质的重要因素：

1、影响浆料的丝网印刷过程中的成膜及涂布性能；

2、影响浆料储存运输，持久稳定等性能。

上海保圣RH-30流变仪在电池浆料行业有着重要的应用：

1、测试电池浆料粘度特性，确认电池浆料的流动性能；

2、通过“零"剪切粘度测试来评价电池浆料的储存及运输稳定性（还可以配合稳定仪一同表征样品的稳定性）；

3、测试电池浆料高剪切速率下粘度，评价其涂布性能及混合生产时的性能；

4、测试电池浆料触变性来评价其流平性能等。