电池浆料制备工艺与流变特性
电池浆料制备工艺对流变特性的影响:
电池浆料制备工艺对电池浆料的流变特性有一定影响,Lee等人[2]研究了浆料制备顺序对浆料流变特性和电池性能的影响。图1是混合时间对正极浆料的流变特性的影响,可以看出,混合时间150分钟比混合时间30分钟的浆料剪切粘度低。
图1 负极电池浆料三段阶跃剪切速率测试
电池浆料流变对涂布工艺的影响:
电池浆料涂布过程是高剪切速率过程,在集流体上涂布后,浆料的流平过程又是低剪切速率过程。所以电池浆料在高剪切速率范围下剪切粘度不能太高,如果粘度过大,则会造成涂布困难;在涂布后,浆料会在集流体上在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。在还没有完全恢复到高粘度之前,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,浆料在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。如果时间太短,浆料则没有时间流平。这个过程可以通过三段阶跃剪切速率的测试方法来表征。
图2 负极电池浆料三段阶跃剪切速率测试
图3 正极电池浆料三段阶跃剪切速率测试
图2和图3分别是负极和正极浆料的三段阶跃剪切速率测试方法。蓝色曲线表示剪切粘度,红色曲线表示剪切速率。测试过程是,第一段:剪切速率为0.1s-1,持续时间60s,模拟浆料在涂布前的剪切粘度;第二段,剪切速率100s-1,持续时间60s,模拟涂布过程的高剪切速率,此时,剪切粘度会急剧降低;第三段,剪切速率为0.1s-1,与第一段的剪切速率保持一致,观察第三段的剪切粘度逐渐增大的过程。可以定义第三段剪切粘度恢复到第一段剪切粘度绝对值的90%时所需要的时间为结构恢复时间,用来表示粘度恢复的快慢。从图2中可以看出,负极浆料的结构恢复时间为29s。从图3中可以看出,正极浆料的结构恢复时间为2094s,非常慢。
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