流变仪在锂离子电池中的应用

在锂离子电池生产过程中，浆料的质量对极片的加工和电池的最终电性能有着直接的影响。介绍了流变仪在锂离子电池浆料研究中的常用概念，综述了流变仪在锂离子电池浆料的加工过程以及在原材料和添加剂等方面的应用研究进展，为制作分散均匀且稳定的浆料提供了参考。

锂离子电池自1990年代商业化生产以来，凭借能量密度高，循环寿命好，自放电率低，无记忆效应等特点，近年来在电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。

在锂离子电池领域，目前绝大多数的研究都集中在活性材料上，如材料的晶格结构、合成过程、掺杂、表面包覆和电化学性能。然而，很多报道也显示，电池的性能更多地受到其他因素的影响，如碳导电剂、粘结剂、集流体，除此之外，还包括电极的加工过程。锂离子电池的电极加工过程是将含有活性材料和多种非活性物质混合的浆料涂覆在金属集流体上，而浆料的流变特性等制程因素对电池的最终性能产生了决定性影响。

锂离子电池的浆料是非牛顿型高粘度流体，而生产过程中对浆料涂布的加工精度(如厚度和密度分布的一致性)要求非常高。在传统陶瓷浆料工艺中浆料粘度低时，具有较好的流动性以便浇注时填充模具以及排除气泡，但粘度过低则浆料的稳定性变差，在浇注与固结过程中颗粒下沉而出现分层现象，最终导致成型后的坯体密度不均。

而在锂离子电池中需要添加各种导电剂和粘结剂以形成导电网络，然而颗粒的聚集在浆料中产生了不均匀性。这种不均匀性会在复合电极中产生裂纹和空隙，使电子通路出现中断，进而影响电池性能。因此，制作分散均匀的、稳定的浆料成为最为重要的条件。

但是锂离子电池浆料基本都呈现黑色不透明粘性流体或胶体状态，无法用裸眼看到分散均匀程度，而不同分散状态的浆料有着不同的粘度趋势。因此，流变特性是分析锂离子电池浆料分散状态的重要手段。

流变仪可在接近真实加工条件下，对样品在力、热作用下的行为进行研究，如样品的流动特性、加工过程中的结构变化、降解及混合质量等性质。而锂离子电池的浆料流动特性与浆料的固含量、搅拌工艺和加料顺序等都有很大的关系。另外，浆料的粘度和沉降稳定性也会对后续的涂布过程产生影响。