介紹負(fù)極材料在勻漿、涂布、碾壓過程中需要檢測的參數(shù)以及檢測的方法

編者按

作為鋰離子電池企業(yè)，原材料最終是要作為產(chǎn)品出現(xiàn)在消費(fèi)者的面前，當(dāng)拿到一款負(fù)極材料的時(shí)候，怎么才能把材料用好，發(fā)揮出材料本身的性能，是鋰離子電池企業(yè)研發(fā)部的職責(zé)所在。

作為鋰離子電池企業(yè)，原材料最終是要作為產(chǎn)品出現(xiàn)在消費(fèi)者的面前，當(dāng)拿到一款負(fù)極材料的時(shí)候，怎么才能把材料用好，發(fā)揮出材料本身的性能，是鋰離子電池企業(yè)研發(fā)部的職責(zé)所在，而作為鋰離子電池的重要組成部分——石墨類負(fù)極材料，其在過程加工中又有哪些檢測指標(biāo)呢？本系列的第三篇將帶著你一起尋找相關(guān)的答案。

1,勻漿過程

作為負(fù)極材料的第一步工序，也是比較重要的一個工序，一旦第一步都出現(xiàn)問題，后面再怎么補(bǔ)救也沒用了。所以在勻漿過程中相關(guān)的檢測參數(shù)也比較多，下面將一一進(jìn)行簡單介紹。

(1)固含量：在漿料中活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑在漿料總質(zhì)量中所占的百分比，測量方法也比較簡單，取少許漿料在銅箔上稱重，烘干后稱重，然后計(jì)算出即可。不過目前已經(jīng)有相關(guān)的自動設(shè)備，自帶烘干以及稱重，只要將樣品放進(jìn)去，輸入相關(guān)參數(shù)后，自動計(jì)算結(jié)果。

(2)細(xì)度：粉狀顆粒物在溶劑中的分散程度，良好分散程度好的漿料，其固體顆粒能很好地被潤濕，所制備涂層就會表面平整，而且在儲存過程中顆粒不易發(fā)生沉淀，儲存穩(wěn)定性好。而漿料沒有分散好，則會存在大顆粒，漿料沉降等問題。目前基本都采用刮板細(xì)度計(jì)測細(xì)度。測量時(shí)將試樣滴入溝槽的最深部位,然后用刮刀垂直接觸平板,以適宜的速度把漿料拉過槽的整個長度，然后沿入射光30°角的方向觀察溝槽中顆粒均勻顯露的刻度，,以此厚度表示試樣的細(xì)度，一般良好的細(xì)度應(yīng)該在20μm以下。

(3)粘度：粘度是物質(zhì)的一種物理化學(xué)性質(zhì)，定義為一對平行板，面積為A，相距dr，板間充以某液體；今對上板施加一推力F，使其產(chǎn)生一速度變化度所需的力。一般用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測量，單位為泊。根據(jù)涂布設(shè)備的不同，選擇不同粘度的漿料來進(jìn)行涂布。需要注意的是，如果漿料出現(xiàn)沉降，則在勻漿罐上下層的粘度是不一樣的，同時(shí)，漿料放置一段時(shí)間后的粘度也是會發(fā)生變化的，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，制定出適合自己的粘度范圍以及漿料存放時(shí)間。

1泊 (1P)=100厘泊(100cP) 1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡·秒 (1mPa·s) 1毫帕斯卡·秒 (1mPa·s)=1000微 帕斯卡·秒（1000μ Pa.s）

(4)流變：流變學(xué)出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在涂料行業(yè)。其含義為在外力作用下，物體的變形和流動，在鋰離子電池的漿料中也得到了廣泛應(yīng)用。鋰離子電池的漿料是剪切稀的非牛頓流體，粘度隨剪切速率的增加而降低。而流變曲線則代表材料粘度值與剪切應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系圖，也有專門的測試設(shè)備。

通過流變曲線，也可分析出漿料的一些性能，在此就不在詳細(xì)展開介紹了，有需要的話可以專門進(jìn)行講解。

(5)漿料穩(wěn)定性：隨著研究的深入，漿料的穩(wěn)定性也越來越受到鋰電行業(yè)科研工作者的重視，一個制作完成的漿料，內(nèi)部的顆粒分布究竟是怎么樣的，能穩(wěn)定的存放多久，將直接影響著真?zhèn)€電池的制作周期和批次，因此，漿料穩(wěn)定性的研究應(yīng)運(yùn)而生。

其測量原理利用到了多重光散射的原理，當(dāng)樣品中顆粒濃度比較低的時(shí)候，經(jīng)過多個粒子散射后扔能通過樣品的光為投射光，無法透過的光為散射光。設(shè)備就是利用兩個探頭，從待測漿料的上層掃描到下層，并做出相關(guān)的曲線，通過曲線可以表征樣品的均勻性，并且可以每隔一段時(shí)間掃描一次，并經(jīng)過相關(guān)的軟件得到一系列的曲線，從而可以得出漿料的穩(wěn)定性動力學(xué)指數(shù)（TSI）。

(6)Zeta電位：剪切面的電位，是表征膠體分散系穩(wěn)定性的指標(biāo)，隨著粒子表面的距離變化而變化。

通過相關(guān)的設(shè)備，就可以測試負(fù)極漿料的Zeta電位。

通過相關(guān)的數(shù)據(jù)就可以分析出漿料的穩(wěn)定性，同時(shí)對于添加劑的加入也有一定的指導(dǎo)意義。需要了解的是，漿料的相關(guān)檢測參數(shù)是存在相互聯(lián)系的，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要綜合多個數(shù)據(jù)對負(fù)極漿料進(jìn)行分析，才能得出比較全面的結(jié)論。

2,涂布過程

通過上面簡單的對勻漿過程介紹以后，下面主要對涂布過程進(jìn)行簡單的介紹，主要檢測點(diǎn)在涂布的厚度，中間與兩邊的厚度差異，烘干后表面是否存在缺陷等等；下面將一一進(jìn)行簡單介紹。

(1)厚度檢測：目前大一些的鋰電池制造企業(yè)都在使用在線檢測系統(tǒng)，并能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的進(jìn)行分析，一旦出現(xiàn)涂布厚度的差異，設(shè)備就會報(bào)警，在這里也就不多少了，不同的電池，不同的廠家在厚度控制的標(biāo)準(zhǔn)和范圍也是不一樣的，厚度的差異將會直接引起電池的容量差異，所以，范圍還是越小越好。隨著現(xiàn)在容量的提高，負(fù)極也涂的越來越厚，所以由于烘干速率的影響，負(fù)極涂布邊緣會引起厚邊的情況，一般解決措施為涂布墊片的形狀修改，涂布時(shí)候的速度控制，漿料粘度控制等等手段，相關(guān)的文獻(xiàn)以及資料也比較多，在此也不一一介紹了；

(2)表面狀態(tài)檢測：這個目前只能目測，檢查涂布干燥后表面是是否有劃痕、大顆粒、凹坑、露箔等等問題，一般問題的原因都在漿料沒有制作理想，需要對漿料勻漿進(jìn)行改善，包括轉(zhuǎn)速、加料順序、溫度控制、添加劑加入量等等。

3,碾壓過程

當(dāng)勻漿、涂布過程合格的負(fù)極極片制作完成后，下一個工序就是碾壓了，為什么要進(jìn)行碾壓呢？因?yàn)橥坎己蟮臉O片表面狀態(tài)比較疏松，厚度也比較厚，粘結(jié)力也不一定理想，通過碾壓，使得顆粒與顆粒之間接觸緊密，降低厚度，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

碾壓過程中需要檢測的參數(shù)和涂布差不多，主要是厚度控制以及厚度的一致性等等，為了達(dá)到高能量密度，現(xiàn)在負(fù)極的涂布密度也是越來越高，由此衍生出兩次碾壓、加熱碾壓等等技術(shù)，都是為了讓負(fù)極更好的壓到所需要的厚度，需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行應(yīng)用。

小結(jié)：

本文主要介紹了負(fù)極材料在勻漿、涂布、碾壓過程中需要檢測的參數(shù)以及檢測的方法，相信隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)參數(shù)的研究也會越來越深入，更多的參數(shù)也會引入到鋰離子電池的過程檢測中。