浆料分散性的表征方法

浆料的稳定性和分散性对极片的性质、电池成品的性质有着重要的影响。那么如何表征浆料的稳定性和分散性呢?

浆料的分散性表征方法有如下几种:

1. 细度

细度是电池浆料的重要性能指标,可反映浆料粒度和分散性等信息,通过细度值可以了解浆料中颗粒有没有被分散,团聚体有没有解聚。

2. 膜阻抗

锂电池浆料是将电极活性材料和导电剂分散于粘结剂溶液中形成的固液混合体系。根据四探针膜阻抗测试原理,测试浆料膜阻抗,通过电阻率可定量分析浆料中导电剂的分布状态,判断浆料分散效果的好坏。具体测试过程为:用涂膜器将浆料均匀涂覆在绝缘膜上,然后将其加热干燥,干燥之后测量涂层的厚度,裁切样品,尺寸满足无穷大要求,最后采用四探针测量电极膜阻抗,根据厚度计算电阻率。

3.扫描电镜/能谱分析/冷冻电镜

扫描电镜(SEM)可以用来直接观察浆料的形貌,配合能谱分析(EDS)各组分的分散程度。但是在制备样品时,浆料在这个过程中干燥可能会引起本身成分的再分布,冷冻电镜(Cryo-SEM)则能够保持浆料成分原始的分布状态,因此近来也开始应用于浆料性质分析。

4. 极片CT成像

极片CT成像可以直接观察极片中颗粒的分散状态。如下图所示,图a极片里面大颗粒团聚较多,图b极片团聚颗粒明显减少,而图c极片中几乎没有团聚得大颗粒。

5. 激光衍射测量技术

激光衍射测量技术应用菲涅尔散射理论和弗朗禾费理论求得颗粒粒径大小和分布的技术。以该技术为依托的激光粒度仪测量精度高、重复性好,且测量时间短,目前已被广泛应用于电池厂,用来测试电池中浆料的粒度。

6. 电化学阻抗谱分析方法

Wang等采用电化学阻抗谱分析方法(EIS),直接对液态浆料进行阻抗谱分析,获得了不同粒子浓度下浆料的电化学特性,并通过阻抗谱拟合结果建立了基于参数等效电路模型的电极浆料内部粒子分布结构评价方法,为锂离子电池浆料内部非均匀结构的在线测量和在线评价提供了新的思路。EIS测试原理如图所示。

来源:锂电芯动