认识锂电池浆料的关键指标

锂电池浆料是电极制造的核心环节，其性质直接影响涂布质量、电极结构均匀性以及最终电池的电化学性能（容量、倍率、循环寿命、安全性）。

今天我们先来学习锂电池浆料的关键性质，也可以说是关键指标。
电极浆料是一种是由多种不同比重、不同粒度的原料组成，又是固-液相混合分散，形成的浆料属于非牛顿流体。

一、锂电池浆料的关键性质

粘度

定义: 浆料抵抗流动的内部摩擦力，是浆料最重要的流变特性之一。
通常使用旋转粘度计（如Brookfield）测量，常关注不同剪切速率下的粘度（反映流变行为）。
粘度的高低直接影响浆料在涂布模头或辊筒上的转移、铺展和成膜能力。粘度过高导致涂布困难、厚度不均、边缘效应、易产生划痕；粘度过低则可能导致流挂、沉降加剧、涂布量不稳定。
适当的粘度有助于悬浮固体颗粒，防止快速沉降。
原来我们产线正极浆料出料粘度在10000左右，负极在5000左右，比较好涂布。
不同的浆料体系具有不同的粘度变化规律，目前主流的浆料体系是正极浆料PVDF/NMP油性体系，负极浆料是石墨/CMC/SBR水性体系。

a. 粘度增加的情况：

正极粘度增加，可能是原来的PVDF未完全溶解，随着时间的延长，PVDF完全溶解，粘度上升。

b. 粘度降低的情况：

粘结剂被破坏，性质发生改变。例如负极浆料中的CMC为增稠剂，在长时间快速剪切下CMC的结构被破坏，失去了原有的增稠作用。

稳定性/分散均匀性

定义: 浆料抵抗沉降、分层和团聚，保持其成分均匀分布的能力。
浆料不稳定会导致活性物质、导电剂等颗粒沉降或团聚，造成涂布干燥后电极膜成分和厚度不均，严重影响电池的容量一致性、倍率性能和循环寿命。
不稳定的浆料在存放或涂布过程中性质会发生变化，浆料沉降太快，会导致前半灌涂布出来的面密度偏低，后半罐面密度更高。另外，同一极片上下层之间分布也不均匀。
具体表现为: 沉降分层、导电网络破坏、粘结剂分布不均。
浆料的稳定性，一般都过跟踪测试浆料的粘度和固含量来评估。

流变性

定义: 浆料在应力（剪切力）作用下的流动和变形行为，是粘度性质的更全面描述。
3.1 剪切变稀: 理想状态。浆料粘度随剪切速率增加而降低。这使得浆料在高剪切涂布过程中易于流动和铺展，而在低剪切（如储存、转移）时保持较高粘度以稳定悬浮颗粒。
3.2 触变性: 浆料在恒定剪切速率下粘度随时间下降（结构破坏），停止剪切后粘度随时间恢复（结构重建）。适度的触变性有利于涂布后浆料流平，减少缺陷。
3.3 屈服应力: 使浆料开始流动所需的最小剪切应力。一定的屈服应力有助于抵抗沉降。
浆料的流变性，直接影响浆料的泵送、转移、涂布操作性和涂膜质量（平整度、边缘清晰度）。

固含量

定义: 浆料中固体物质（活性物质、导电剂、粘结剂）占总质量或总体积的百分比。
高固含量浆料意味着单位体积浆料含有更多有效物质，可减少溶剂使用量，缩短干燥时间，降低能耗，提高生产效率。
通常，固含量增加会提高粘度，有利于悬浮稳定性，但过高可能导致混合困难、粘度剧增、流动性变差。
电极孔隙率和密度: 影响最终干燥电极的微观结构和压实密度。

浆料密度

影响浆料储存、输送过程中的混合均匀性，以及涂布量（面密度）控制的精度。

润湿性

定义: 浆料与集流体（铝箔/铜箔）之间的亲和能力。

重要性: 良好的润湿性是浆料能够均匀、牢固地涂覆在集流体上的前提。润湿性差会导致涂布缺陷（如针孔、缩孔）、剥离强度低。

浆料的细度（粒度）

在合浆之后，需要对浆料进行细度测试，通常采用刮板法。粒度是表征浆料质量的一个重要参数，粒度大小对于涂布工序、辊压工序以及电池性能有重要影响，理论上来说浆料粒度越小越好。当浆料的粒度过大时，说明浆料的搅拌时不充分的，可能存在团聚的情况，这时候我们需要增加搅拌-分散时间，然后重新测试。

细度过大，容易出现沉降、浆料一致性不良等。在挤压式涂布过程中会出现堵料、极片干燥后麻点等情况，造成极片质量问题。在后续的辊压工序中，涂布不良处由于受力不均，极易造成极片断裂、局部微裂纹，这对电池的循环性能、倍率性能和安全性能造成了极大的危害。