鋰電池漿料和傳統分散工藝

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

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

對同—種漿料，在剪切率不太高時，不出現脹流現象，剪切率高時又可能轉化為脹塑性流體。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牛頓流體形象，這可能是因為在低剪切速率下，分子的無規則熱運動占優勢，體現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構變化的影響。

影響鋰離子電池漿料流變性的一些主要參數：

(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，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其分散特性、膠溶特性以及形成具有一定強度的結構體系的能力也各不相同，其宏觀表現是不同種類的活性物質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，因而漿料的屈服應力和粘度將隨之增加。

(4)分散介質本身的粘度。

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構破壞與恢復原有結構的效應。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構隨時間的破壞和恢復過程，它反映了觸變性的時間效應。觸變的最后效果是指在一定實驗條件下達到穩定時的最大觸變量。這里所說的達到穩定是指漿料內的結構破壞與恢復的一種動態平衡，而其宏觀表現則為鋰離子電池漿料剪切應力的固定不變，亦即剪切應力具有不隨時間而變化的穩定數值。

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工藝中對產品的品質影響度大于30%，是整個生產工藝中最重要的環節。鋰離子電池的電極制造，正極漿料由粘合劑、導電劑、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、環境等變化。在正、負極漿料中，顆粒狀活性物質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中各極片材料的漿料的混合分散至關重要，漿料分散質量的好壞，直接影響到后續鋰離子電池生產的質量及其產品的性能。