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免费电子书 | 如何应用流变优化电池电极浆料
从轻型笔记本电脑到越野电动汽车驾驶，无数应用中都需要提高锂离子电池的能量密度和性能。由于电池电极直接影响电池功能的这些方面，因此如何提升电极及其组件的性能一直是电池研究人员的研究重点。电池浆料加工也是电池生产中的一个关键步骤，可为提高效率和降低成本提供重要机会。
要优化浆料的稳定性和流动性，就必须找到阴极/阳极材料、粘合剂、添加剂和溶剂的正确配方。流变研究材料的流动和变形行为，是浆料研究、开发和质量控制中非常有用的分析方 法。
流变可帮助电池生产商测量和分析关键的浆料质量，包括：
混合和涂层
结构变化和恢复
稳定性和保质期
电极均质性
质量控制
01
流变测量包括哪些内容？
三个流变测量对于电池浆料至关重要：即粘度、触变指数和屈服应力。
黏度测量浆料的流动阻力或内摩擦力。浆料的配方和原材料可极大改变浆料的流动
行为。了解浆料的流动对于优化混合和涂层加工条件非常重要。
触变行为描述材料结构变形随时间的变化。它有助于深入了解浆料的静态结构、
涂层过程中浆料的变形情况以及涂层后的恢复速度。
屈服应力是材料开始流动时所施加的应力。当应力值低于屈服应力时，材料不会流
动。屈服应力对于预测浆料的保质期和抗沉降稳定性至关重要。
02
优化浆料配方和加工方法
浆料流变可帮助研究人员确定电极的最佳配方。例如，流变可以敏感地区分多种不
同浆料配方间的稳定性条件。在《基本电池浆料表征技术》电子书中的一项研究使
用流变分析来确定更优异的均质混合和更好的电池性能。具体实验内容和结果可在
文末获取。
电极浆料基质包含对电池功能和性能至关重要的活性粉体。粉体流变测量粉体材料
的内聚力、屈服强度和流动性。但是，粉体的形状、尺寸和表面处理可改变浆料的
行为方式（从降低粘度到易于分散等）。粉体流变可深入了解理想的储存条件和加
工工艺，在获得最佳的粉体流动的同时防止结块形成。在《基本电池浆料表征技术》
一书中的相关研究展示了粉体流变可如何帮助减少聚集体形成并实现均匀的电极涂层。
研究人员还可利用流变研发更好的电极浆料加工条件。来自橡树岭国家实验室和
田纳西大学的Hawley和Li分别发表了他们使用TA仪器的Discovery混合流变仪对浆
料混合和涂层温度进行研究的结果，以调查浆料性能并优化加工条件。他们发现，
提高加工温度可提供更快、缺陷更少的涂层，同时还可减少加工过程中的废料产生
并提高产品的抗沉降性。[1]
03
您实验室中的电极浆料流变测量
借助如今先进且直观的技术，获得可靠的浆料流变测量和分析比以往任何时候都更
加容易。
Discovery HR系列混合型流变仪是沃特世-TA仪器的明星产品之一，具有高灵敏度、
简单易用、功能多样等特点，可满足严苛的应用需求。
更低惯量托杯电机
转动惯量低至21µN·m·s2，约为永磁体电机的四分之一。
超低摩擦磁悬浮轴承
专利的磁悬浮止推轴承，轴承摩擦低至0.3μN·m(rad/s)，约为全空气轴承的三分之一。[2]
真实间隙轴向位置传感器
专利的真实位置传感器 (TPS)，可实时测量和补偿热膨胀造成的影响，保证真正的间隙准确度。[3]
主动式轴向力平衡传感器
美国专利的法向力再平衡传感器 (FRT)，在任何时间和任何情况下都能保持零漂移，从而实现精确测量。[4]
[1] W. Blake Hawley and Jianlin Li, “Beneficial Rheological Properties of Lithium-Ion
Battery Cathode Slurries from Elevated Mixing and Coating Temperatures,” Journal of
Energy Storage 26 (December 2019), https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100994.
[2] 美国专利号 7,137,290；7,017,393；6,798,099
[3] 美国专利号 10,161,843
[4] 美国专利号 6,798,099
上文中提到的浆料配方和加工方法的优化策略的详细干货，都在TA仪器应用专家爆肝整理的《基本电池浆料
表征技术》电子书里啦~书中详细展示了如何优化浆料配方和加工条件以提高电池性能，还有更多浆料流变
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