探究锂离子电池负极材料主力（三）：石墨类材料在加工过程中的检测-北极星储能网

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上一篇主要介绍了石墨负极类材料的基本物理性能知识，而作为锂离子电池企业，原材料最终是要作为产品出现在消费者的面前，当拿到一款负极材料的时候，怎么才能把材料用好，发挥出材料本身的性能，这就是锂离子电池企业研发部的职责所在，而作为锂离子电池的重要组成部分——石墨类负极材料，其在过程加工中又有哪些检测指标呢?本系列的第三篇将带着你一起寻找相关的答案。

1,匀浆过程

作为负极材料的第一步工序，也是比较重要的一个工序，一旦第一步都出现问题，后面再怎么补救也没用了。所以在匀浆过程中相关的检测参数也比较多，下面将一一进行简单介绍。

(1)固含量：在浆料中活性物质、导电剂、粘结剂在浆料总质量中所占的百分比，测量方法也比较简单，取少许浆料在铜箔上称重，烘干后称重，然后计算出即可。不过目前已经有相关的自动设备，自带烘干以及称重，只要将样品放进去，输入相关参数后，自动计算结果。

(2)细度：粉状颗粒物在溶剂中的分散程度，良好分散程度好的浆料，其固体颗粒能很好地被润湿，所制备涂层就会表面平整，而且在储存过程中颗粒不易发生沉淀，储存稳定性好。而浆料没有分散好，则会存在大颗粒，浆料沉降等问题。目前基本都采用刮板细度计测细度。测量时将试样滴入沟槽的最深部位,然后用刮刀垂直接触平板,以适宜的速度把浆料拉过槽的整个长度，然后沿入射光30°角的方向观察沟槽中颗粒均匀显露的刻度，,以此厚度表示试样的细度，一般良好的细度应该在20μm以下。

(3)粘度：粘度是物质的一种物理化学性质，定义为一对平行板，面积为A，相距dr，板间充以某液体;今对上板施加一推力F，使其产生一速度变化度所需的力。一般用旋转粘度计测量，单位为泊。根据涂布设备的不同，选择不同粘度的浆料来进行涂布。需要注意的是，如果浆料出现沉降，则在匀浆罐上下层的粘度是不一样的，同时，浆料放置一段时间后的粘度也是会发生变化的，在实际生产过程中，需要收集相关的数据进行汇总和分析，制定出适合自己的粘度范围以及浆料存放时间。

1泊 (1P)=100厘泊(100cP) 1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡˙秒 (1mPa˙s) 1毫帕斯卡˙秒 (1mPa˙s)=1000微帕斯卡˙秒(1000μ Pa.s)

(4)流变：流变学出现在20世纪20年代，目前已经广泛应用在涂料行业。其含义为在外力作用下，物体的变形和流动，在锂离子电池的浆料中也得到了广泛应用。锂离子电池的浆料是剪切稀的非牛顿流体，粘度随剪切速率的增加而降低。而流变曲线则代表材料粘度值与剪切应力的函数关系图，也有专门的测试设备。

通过流变曲线，也可分析出浆料的一些性能，在此就不在详细展开介绍了，有需要的话可以专门进行讲解.

(5)浆料稳定性：随着研究的深入，浆料的稳定性也越来越受到锂电行业科研工作者的重视，一个制作完成的浆料，内部的颗粒分布究竟是怎么样的，能稳定的存放多久，将直接影响着真个电池的制作周期和批次，因此，浆料稳定性的研究应运而生。

其测量原理利用到了多重光散射的原理，当样品中颗粒浓度比较低的时候，经过多个粒子散射后扔能通过样品的光为投射光，无法透过的光为散射光。设备就是利用两个探头，从待测浆料的上层扫描下层，并做出相关的曲线，通过曲线可以表征样品的均匀性，并且可以每隔一段时间扫描一次，并经过相关的软件得到一系列的曲线，从而可以得出浆料的稳定性动力学指数(TSI).

(6)Zeta电位：剪切面的电位，是表征胶体分散系稳定性的指标，随着粒子表面的距离变化而变化。

通过相关的设备，就可以测试负极浆料的Zeta电位.

通过相关的数据就可以分析出浆料的稳定性，同时对于添加剂的加入也有一定的指导意义。需要了解的是，浆料的相关检测参数是存在相互联系的，在实际应用过程中，需要综合多个数据对负极浆料进行分析，才能得出比较全面的结论。

2,涂布过程

通过上面简单的对匀浆过程介绍以后，下面主要对涂布过程进行简单的介绍，主要检测点在涂布的厚度，中间与两边的厚度差异，烘干后表面是否存在缺陷等等;下面将一一进行简单介绍。

(1)厚度检测：目前大一些的锂电池制造企业都在使用在线检测系统，并能将数据实时的进行分析，一旦出现涂布厚度的差异，设备就会报警，在这里也就不多少了，不同的电池，不同的厂家在厚度控制的标准和范围也是不一样的，厚度的差异将会直接引起电池的容量差异，所以，范围还是越小越好。随着现在容量的提高，负极也涂的越来越厚，所以由于烘干速率的影响，负极涂布边缘会引起厚边的情况，一般解决措施为涂布垫片的形状修改，涂布时候的速度控制，浆料粘度控制等等手段，相关的文献以及资料也比较多，在此也不一一介绍了;

(2)表面状态检测：这个目前只能目测，检查涂布干燥后表面是是否有划痕、大颗粒、凹坑、露箔等等问题，一般问题的原因都在浆料没有制作理想，需要对浆料匀浆进行改善，包括转速、加料顺序、温度控制、添加剂加入量等等。

3,碾压过程

当匀浆、涂布过程合格的负极极片制作完成后，下一个工序就是碾压了，为什么要进行碾压呢?因为涂布后的极片表面状态比较疏松，厚度也比较厚，粘结力也不一定理想，通过碾压，使得颗粒与颗粒之间接触紧密，降低厚度，从而达到设计的要求。

碾压过程中需要检测的参数和涂布差不多，主要是厚度控制以及厚度的一致性等等，为了达到高能量密度，现在负极的涂布密度也是越来越高，由此衍生出两次碾压、加热碾压等等技术，都是为了让负极更好的压到所需要的厚度，需要根据实际情况来进行应用。

小结：

本文主要介绍了负极材料在匀浆、涂布、碾压过程中需要检测的参数以及检测的方法，相信随着锂离子电池技术的发展，相关参数的研究也会越来越深入，更多的参数也会引入到锂离子电池的过程检测中。

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