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漿料是鋰離子電池生產(chǎn)的重要中間產(chǎn)物，漿料的均勻性和穩(wěn)定性極大的影響了最終電芯的一致性及電化學性能。目前監(jiān)控漿料的方法僅有黏度參數(shù)，無法準確的評估其電性能的均勻性和穩(wěn)定性，而漿料電阻率參數(shù)與漿料的配方、導電劑種類及含量、粘結(jié)劑種類及含量等都有顯著相關(guān)性，且漿料在攪拌完成后靜置一段時間可能會出現(xiàn)凝膠沉降現(xiàn)象1-2，如圖1所示，此時的電阻率數(shù)值也會表現(xiàn)出不同程度的變化，因此漿料電阻率可以作為表征漿料電性能均勻性和穩(wěn)定性的方法。

對漿料的電阻率進行監(jiān)控，一方面可以評估不同的活性材料、導電劑、粘結(jié)劑、固含量等對電化學性能的影響，用于材料評估和篩選，另一方面還可用于工序穩(wěn)定性的監(jiān)控，可以在攪拌工序段快速的識別異常，避免不良品流入后序工序而造成時間和成本的浪費。

圖1.LCO和導電炭顆粒三種混合方式的示意圖2

實驗設(shè)備與測試方法

1.1實驗設(shè)備：型號BSR2300（IEST元能科技），包含電極通道3組。

1.2測試方法：待測漿料置于測試瓶中，瓶口直徑要求大于35mm。將漿料電極筆插入漿料中，稍微攪拌使電極表面完全浸潤漿料，開啟相應(yīng)采集軟件，實時采集每組電極通道對應(yīng)的電阻率變化數(shù)據(jù)。

漿料電阻率測試案例

2.1不同黏度導電炭漿料電阻率對比

黏度影響導電炭顆粒在漿料中的分散狀態(tài)，當漿料黏度大時，顆粒之間的接觸及顆粒在漿料的分散狀態(tài)較穩(wěn)定。對兩種不同黏度的漿料進行電阻率測試，大黏度的漿料電阻率小于小黏度的漿料電阻率，若在批量生產(chǎn)漿料時，固定漿料配方后，可對不同批次相同黏度的漿料進行電阻率測試，監(jiān)控漿料的工藝穩(wěn)定性。

圖2. 不同黏度漿料電阻率比較

2.2不同稀釋倍數(shù)的導電炭漿料電阻率對比

對導電炭原漿稀釋不同倍數(shù)，可改變單位體積內(nèi)的導電炭顆粒濃度，影響導電炭顆粒在漿料中的分散狀態(tài)。隨著稀釋倍數(shù)的增大，導電炭濃度逐漸降低，漿料電阻率逐漸增加，若在批量生產(chǎn)漿料時，固定漿料配方后，可對不同批次相同濃度的漿料進行電阻率測試，監(jiān)控漿料的工藝穩(wěn)定性。

圖3. 不同稀釋倍數(shù)漿料電阻率比較

2.3漿料沉降性能分析

當攪拌完成的漿料經(jīng)過一段時間的靜置，漿料內(nèi)的懸浮顆粒會出現(xiàn)一定程度的沉降，通過測試漿料垂直方向不同位置的電阻率變化，可以判斷漿料沉降性能。如圖4所示，對NCM811漿料進行連續(xù)三天的測試，在第三天上午測試時，下通道電極測得的電阻率明顯下降，說明此時有上層的顆粒逐步沉降到了下層，因此根據(jù)不同時間電阻率的測試結(jié)果可以評估漿料的最長靜置壽命，便于生產(chǎn)人員合理安排攪拌后漿料的存放時間，監(jiān)控漿料的品質(zhì)穩(wěn)定性。

圖4.漿料電阻率隨時間變化曲線

總結(jié)

      本文采用漿料電阻儀對不同黏度、不同稀釋倍數(shù)及不同靜置時間的漿料電阻率進行監(jiān)控，可以區(qū)分不同配方、不同工藝、不同品質(zhì)狀態(tài)下漿料導電性能的差異，研發(fā)人員可以通過進一步制定漿料電阻率的規(guī)格范圍來監(jiān)控漿料工藝穩(wěn)定性和最長靜置時間。

參考文獻

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.