浆料是锂离子电池生产的重要中间产物,浆料的均匀性和稳定性极大的影响了最终电芯的一致性及电化学性能。目前监控浆料的方法仅有黏度参数,无法准确的评估其电性能的均匀性和稳定性,而浆料电阻率参数与浆料的配方、导电剂种类及含量、粘结剂种类及含量等都有显著相关性,且浆料在搅拌完成后静置一段时间可能会出现凝胶沉降现象1-2,如图1所示,此时的电阻率数值也会表现出不同程度的变化,因此浆料电阻率可以作为表征浆料电性能均匀性和稳定性的方法。
对浆料的电阻率进行监控,一方面可以评估不同的活性材料、导电剂、粘结剂、固含量等对电化学性能的影响,用于材料评估和筛选,另一方面还可用于工序稳定性的监控,可以在搅拌工序段快速的识别异常,避免不良品流入后序工序而造成时间和成本的浪费。
图1. LCO和导电炭颗粒三种混合方式的示意图2
实验设备与测试方法
浆料电阻率测试案例
图2. 不同黏度浆料电阻率比较
2.2不同稀释倍数的导电炭浆料电阻率对比
图3. 不同稀释倍数浆料电阻率比较
2.3浆料沉降性能分析
图4. 浆料电阻率随时间变化曲线
总结
本文采用浆料电阻仪对不同黏度、不同稀释倍数及不同静置时间的浆料电阻率进行监控,可以区分不同配方、不同工艺、不同品质状态下浆料导电性能的差异,研发人员可以通过进一步制定浆料电阻率的规格范围来监控浆料工艺稳定性和最长静置时间。
参考文献
1. B.G. Westphal et al. Journal of Energy Storage11 (2017) 76–85.
2. Kentaro Kuratani et al. Journal of TheElectrochemical Society, 166 (2019) (4)A501-A506.