【技术π】锂电池浆料稳定性的表征与意义

锂离子电池的生产制造步骤较为繁琐，且每一个工艺步骤都紧密相关，需要考虑整个工艺流程的连续性、稳定性、一致性和可加工性等等。在整个生产过程中，锂电池浆料的制备尤为关键，曾有日本专家说过：浆料性质的好坏影响到电池成品质量的70%以上！确实，浆料不仅影响电池性能，也是决定电池成本的关键指标。

正极浆料主要由粘结剂、导电剂、正极材料等组成；负极浆料也类似，主要由增稠剂、粘结剂、碳粉或其它负极材料等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料、固体与固体颗粒之间的相互混合、溶解、摩擦、分散等一系列工艺过程，而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、粒度、粘度等参数的变化。锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程，这两个过程始终都会伴随着锂离子电池浆料制备的整个过程。

锂电池浆料的稳定性是浆料性质的重要指标之一，稳定性好坏代表浆料存放时间长短，这可以为生产提供足够的连续性保障，不至于得看点出料，轻松简便。稳定性好坏更影响着涂布效果，稳定性好，由始至终极片的面密度稳定，为电池容量、内阻等性质打下良好的基础。稳定性不好，极片涂布过程中好一会坏一会，就很难保证极片的参数，造成不合格的产品会增多。咱们首先说了浆料稳定性的意义，没有关系，下面来逐步介绍下影响浆料稳定性的因素和浆料稳定性的表征。影响浆料稳定性的参数主要有：

1.原材料的性质。例如正极材料的粒度分布、比表面积、pH值（残碱量）等。粘结剂的极性、分子量等。导电剂的比表面积等。原材料粒度较小时，比表面积较大时、正极材料残碱量偏高时，都会使相同固含量下浆料粘度升高。浆料粘度与浆料稳定性息息相关，浆料粘度高时，颗粒不易沉降，浆料的稳定性和均匀性都会相对较好，但过高的粘度又会导致浆料的流动性差，影响涂布效果。当然粘度过低也是不行的，粘度过低时易造成浆料稳定性差，颗粒团聚，涂布时不易烘干，还会出现涂层龟裂，面密度不一致等问题。浆料粘度不稳定在涂布机上涂布时，极片的面密度也会出现不稳定，忽高忽低，无法做出一致性良好的极片。

2.浆料的性质，如固含量、水分含量。浆料要选择合适的固含量，浆料固含量低，浆料的粘度就小，粉料易沉淀，涂布时不好控制面密度 ；反之，固含量高，则浆料粘度大，粉料不好分散，浆料流动性低。最终的目的还是要保证涂布的均一性。通常来说浆料的固含量越高越好，因为固含量与极片的活性物质密度和面密度是呈正相关的，而且高固含量浆料的颗粒间流动性更低，浆料整体稳定性也会更好，涂布的效率更高。但过高的固含量会容易造成其他的问题，首先是对搅拌设备的磨损会更大，其次高固含量的浆料粘度高，流动性低，涂布的难度会很大，所以按现在的工艺条件而言，浆料的固含量控制在65%～80%之间会比较合适。原材料的细度不仅影响浆料粘度，也影响着浆料细度，原材料粒径越小，分散起来越难，越容易团聚。而原材料粒径越大，则浆料不稳定，沉降快，涂布起来也容易出现面密度不稳定等不良，这些问题最终会显示在电池的循环性能、倍率性能和安全性能上。

对于油性正极浆料来说，水分含量对浆料稳定性有至关重要的影响，因为水分含量升高会影响浆料的粘度，破坏溶剂的均一性，导致正极颗粒团聚严重，极片烘干后会起皮掉料。如果水分更高会使粘结剂失去作用，浆料报废。3.浆料搅拌工艺。好的搅拌工艺，浆料已经完成了一半。

浆料的制备一般会经过以下几个阶段：

①干粉混合。颗粒之间以点点、点面、点线形式接触。

②半干泥状捏合阶段。此阶段在干粉混合均匀之后，加入粘结剂液体或溶剂，原材料被润湿、呈泥状。经过搅拌机的强力搅拌，物料受到机械力的剪切和摩擦，同时颗粒之间也会有内摩擦，在各个作用力下，原料颗粒之间趋于高度分散。此阶段对于成品浆料的粒度和粘度有至关重要的影响。

③稀释分散阶段。捏合完成之后，缓慢加入溶剂调节浆料粘度和固含量。此阶段分散与团聚共存，并最后达到稳定。在这个阶段物料的分散主要受机械力、粉液间摩擦阻力、高速分散剪切力、浆料与容器壁撞击相互作用力的影响。

由以上可见，浆料的稳定性对极片的性质、电池成品的性质有着重要的影响。如何提高浆料的稳定性呢？应该从原材料的粒度、比表面积、pH值、混料工艺、原材料配比等方面来进行优化。浆料的稳定性可以利用浆料的粘度、分散均匀性等参数上来侧面表征，也可以使用稳定性分析仪，观察背散射数据、TSI指数来测试浆料的稳定性。

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