通过流变特性表征浆料的储存稳定性
电池浆料在储存过程中,浆料中的颗粒只受到重力的作用,剪切速率非常低,通常的剪切速率范围是10-6s-1到10-2s-1。在储存过程中,低剪切速率范围内的剪切粘度越大,浆料就越稳定。可以通过剪切粘度随时间的关系表征电池浆料的沉降性能。
图1是负极电池浆料在低剪切速率0.1s-1下的剪切粘度随时间的变化关系。可以看出,负极浆料的剪切粘度随储存时间增加而减小,在储存3小时18分钟后,剪切粘度由9.68Pa.s减小到7.215Pa.s,减小了25%,说明负极浆料在缓慢沉降。
图1 负极电池浆料的剪切粘度随时间的变化,剪切速率为0.1s-1
图2是负极电池浆料在储存了72小时前后剪切粘度曲线对比,可以明显看出储存了72小时后,在测试的剪切速率范围内剪切粘度都有明显下降,说明浆料沉降非常严重。
图2 负极电池浆料储存时间对剪切粘度的影响
羟甲基纤维素钠(CMC)是电池浆料配方中常用的助剂,主要起增稠作用,用于悬浮固体颗粒,阻止沉降,提供储存稳定性。羟甲基纤维素钠(CMC)溶液需要在低剪切速率范围内具有高粘度,有助于悬浮固体颗粒,降低颗粒的沉降速率。但是在高剪切速率范围下,需要有较小的剪切粘度,便于涂布。
图3 CMC溶液的剪切粘度曲线
图3是3%浓度的羟甲基纤维素钠(CMC)溶液的剪切粘度曲线,可以看出羟甲基纤维素钠(CMC)的悬浮能力。固体颗粒在连续相中的沉降速率可以通过修正的Stokes方程预测:
v: 颗粒沉降速度
△ρ:分散相与连续相的密度差
g: 重力加速度
a:固体颗粒直径
η:连续相剪切粘度
Φ:固体颗粒的体积分数
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