锂电池导电浆料的分散性表征研究

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随着新能源汽车的不断发展，电动车渗透率逐渐提高，消费者对于电动车的续航能力、充电时效等重要性能指标有着更高的要求。进一步提高电池能量密度、提升电池充电速率成为各新能源车企未来持续发力的方向。2022 年，国内动力锂电池市场仍以常规类导电剂（炭黑）为主，市场份额占比超过 60%，而碳纳米管导电剂的占比约为 24%。随着近年来碳纳米管导电剂的产能不断提升，加之头部企业导入验证新型导电剂的进度加快，碳纳米管导电剂凭借持续提高的性价比优势，在动力电池领域的渗透率在不断提升。导电浆料是将导电剂颗粒均匀分散于溶剂中所形成的颗粒悬浮液，导电炭黑和碳纳米管是两种最常用的导电剂，在锂电池行业中的应用最为普遍。然而，炭黑颗粒和碳纳米管粉体的颗粒比表面积大，很容易在浆料中形成团聚，因此，导电浆料的分散性就成为评价浆料性能的重要指标。常规的BET方法只能给出干粉的比表面积值，而无法用于直接评价浆料中的颗粒分散性。激光粒度法的测试则需要首先对浆料稀释几百甚至上千倍，而这会显著地改变浆料的原始状态，原本团聚的颗粒在稀释后可能会分散得很好，因此，用激光粒度法也无法准确地评价出导电浆料的分散性好坏。为了解决这些难题，我们发展了一种新的浆料分散性表征技术：核磁共振法。它通过测试浆料中溶剂的核磁信号，计算出溶剂的弛豫时间或弛豫谱，用来研究颗粒在浆料中的润湿性及分散性。核磁共振法具有非侵入性、对浆料浓度及颜色都不敏感、测量快、精度高、重复性好等优点，可以直接测量未经稀释的浆料。我们以导电浆料（导电炭黑和碳纳米管）为研究对象，利用核磁共振技术为工具，通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱，来定量地评价不同分散程度的导电浆料，揭示出炭黑颗粒和碳纳米管材料的重大差异，为导电浆料的检测和评价提供一种准确、快速、便捷的新方法。1 实验部分：1.%2 材料与设备三种导电炭黑颗粒，比表面积为62~67m2/g；三种碳纳米管粉体，比表面积在90~260m2/g之间；NMP溶剂；PVDF粘接剂；磁力搅拌分散设备JEIO TECH TM-18Q；分散稳定性分析仪LISICO LMR-Area（图1）。图1 LISICO LMR-Area分散稳定性分析仪1.2 浆料制备：首先，制备1%浓度的PVDF溶液，将称好的PVDF粉末加入到盛有NMP溶剂的试剂瓶中，再将试剂瓶放到磁力搅拌器上充分搅拌（40℃下搅拌4小时，转速1000rpm），待PVDF粉末完全溶解于NMP溶剂后，得到PVDF溶液。然后……（下载看全文）想要了解更多行业解决方案以及仪器设备欢迎联系上海人和科学仪器有限公司