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實驗室流變儀在鋰離子電池領域的應用
閱讀：2225 發布時間：2021-7-26
實驗室流變儀即用于測定聚合物熔體、聚合物溶液、懸浮液、乳液、涂料、油墨和食品等流變性質的儀器。分為旋轉流變儀、毛細管流變儀、轉矩流變儀和界面流變儀。流變儀是觀察高分子材料內部結構的窗口，通過高分子材料，諸如塑料、橡膠、樹脂中不同尺度分子鏈的響應，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，能快速、簡便、有效地進行原材料、中間產品和最終產品的質量檢測和質量控制。
在鋰離子電池領域，目前絕大多數的研究都集中在活性材料上，如材料的晶格結構、合成過程、摻雜、表面包覆和電化學性能。然而，很多報道也顯示，電池的性能更多地受到其他因素的影響，如碳導電劑、粘結劑、集流體，除此之外，還包括電極的加工過程。鋰離子電池的電極加工過程是將含有活性材料和多種非活性物質混合的漿料涂覆在金屬集流體上，而漿料的流變特性等制程因素對電池的Z終性能產生了決定性影響。
鋰離子電池的漿料是非牛頓型高粘度流體，而生產過程中對漿料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在傳統陶瓷漿料工藝中漿料粘度低時，具有較好的流動性以便澆注時填充模具以及排除氣泡，但粘度過低則漿料的穩定性變差，在澆注與固結過程中顆粒下沉而出現分層現象，Z終導致成型后的坯體密度不均。
而在鋰離子電池中需要添加各種導電劑和粘結劑以形成導電網絡，然而顆粒的聚集在漿料中產生了不均勻性。這種不均勻性會在復合電極中產生裂紋和空隙，使電子通路出現中斷，進而影響電池性能。因此，制作分散均勻的、穩定的漿料成為Z為重要的條件。
但是鋰離子電池漿料基本都呈現黑色不透明粘性流體或膠體狀態，無法用裸眼看到分散均勻程度，而不同分散狀態的漿料有著不同的粘度趨勢。因此，流變特性是分析鋰離子電池漿料分散狀態的重要手段。
流變儀可在接近真實加工條件下，對樣品在力、熱作用下的行為進行研究，如樣品的流動特性、加工過程中的結構變化、降解及混合質量等性質。而鋰離子電池的漿料流動特性與漿料的固含量、攪拌工藝和加料順序等都有很大的關系。另外，漿料的粘度和沉降穩定性也會對后續的涂布過程產生影響。