博勒飞粘度计助力绿色新能源锂电池的品质提升

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发布时间:2021-03-19
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新能源汽车,又称为清洁能源汽车、清洁汽车,是以清洁燃料取代传统汽油的环保型汽车的统称,其特征在于能耗低、污染物排放少,属于环保友好型。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。

新能源汽车迎来发展新机遇,动力锂电池实现井喷式发展。

近年来,中国多地出现的雾霾等严重污染性天气为新能源汽车、环保等产业带来机遇。在国家的大力扶持下,我国的电动汽车行业得到了普遍关注和迅猛发展,随之动力电池企业也如雨后春笋一般纷纷涌现。

在全球重点发展电动车、储能电池等新能源产品的今天,锂电池被认为是公认的理想储能元件,得到了更高的关注。我国也涌现了比亚迪、中航锂电、国轩高科等全球电池行业引人注目的骨干企业。

目前市场上已经商业化的动力锂电池主要包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元材料电池等。中国市场以磷酸铁锂为主,而日韩大多选择锰酸锂和三元材料的混合电池体系。

锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。而锂电池负极材料把握着动力电池的安全性命脉。

 

Brookfield和锂电之间那点事儿…

锂电池正负极材料的研究和制造

在锂离子电池的整个生产工艺中,混合分散工艺对产品的品质影响度大于30%,是整个生产工艺中较重要的环节。锂离子电池的电极制造,正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。

在正、负极浆料中,颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动,因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要,浆料分散质量的好坏,直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。其中,浆料的粘度就成为了影响产品品质的一个关键因素。

此时,粘度测量专业的BROOKFIELD实验室系列粘度计和RST系列高级流变仪毫无疑问成为了锂电行业QC和R&D的好伙伴,而BROOKFIELD的 “STT-100在线粘度测量系统” 更能实现锂电池浆料在线粘度的实时监控和准确测量,极大地提升了锂电池的工艺控制和产品品质。

 

锂电池浆料的流变性解析

锂电池浆料的混合分散过程伴随着锂电池浆料制备的整个过程。浆体的进一步分散主要依靠叶轮的剪切作用,而叶轮的流量决定了叶轮的分散能力。在离叶轮端部较远的区域,总会存在一层浆料始终停滞不动,这个区域也就是人们常说的“死区”,分散设备的工作区域越大,而且浆料粘度越高,“死区”的问题就越突出。就算采用不同的叶轮和结构,死区仍然难以避免,因此在锂离子电池浆料的制备过程中,所制得的浆料产品就会出现混合分散不均匀、粉体颗粒与粘合剂接触不均匀、易分层和发生硬性沉淀等一系列问题。

这是由于浆体的流变性十分复杂:一种浆体在低浓度时可能表现为牛顿流体或假塑性流体;浓度稍高产生絮团后,可能表现为宾汉流体;更高的浓度下又可能会出现胀塑性流体。对同—种浆料,在低剪切率时不出现胀流现象,剪切率高时又可能转化为胀塑性流体。特别是当剪切速率增高到一定限度后,剪切定向达到了较佳程度,因而使表观粘度不随剪切速率而变。但实际上,此时浆料剪切至较佳程度的表观粘度已经沦为一种“虚假的稳定”,无法代表浆体在生产或使用中的“实际粘度”或QC控制所要求的“真实粘度”。

随着工业自动化生产的飞速发展,尽管实验室采样的测量方式仍然是成品QC的首选检测方法,但这种离线式方法已经越来越无法满足工业化大生产的要求,市场迫切希望有一款能够实现实时监控而又能准确测量浆料粘度的在线仪器来替代原始且繁琐的人工操作。

 

STT-100旋转式在线粘度测量系统:

实践证明的锂电浆料在线粘度解决方案

阿美特克集团 - 美国博勒飞公司的“STT-100旋转式在线粘度测量系统”采用与实验室粘度测量标准一致的经典可靠的旋转法工作原理,经过数年的实践摸索和技术改进,基本解决了锂电浆料在线粘度测量过程中容易产生浆料淤积的“死区”问题;同时,从根本上避免了振动法固有的高剪切率影响而导致“粘度失真”以及“易受生产现场的工况影响,粘度数据波动大”等锂电浆料的在线粘度测量难题,真正意义上实现了锂电池浆料在线粘度的实时监控和准确测量,确保生产过程中以及涂布前浆料的粘度始终如QC要求,从而有效保证品质。

目前,STT-100在线粘度测量系统已经或即将在比亚迪、中航锂电等锂电池代表性骨干企业中大量地成功应用,倾情助力发展中国新能源事业!

 

转载自博勒飞公众号Brookfield_China

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