漿料制備是鋰電池生產(chǎn)的第一道工藝，混料工藝在鋰離子電池的整個生產(chǎn)工藝中對產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于30%，是整個生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)。可是，究竟該如何評價漿料的好壞呢？就評估漿料品質(zhì)的檢測項目，簡單介紹并分享給大家，其中有很多檢測方法也沒有接觸過，不對之處請批評指正。

（1）固含量

固含量是指漿料各組分中，活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等固體物質(zhì)在漿料整體質(zhì)量中的占比，其中所指固體也包括溶解在溶劑中的粘結(jié)劑等添加物。

簡單測量方法：取少許漿料，質(zhì)量W，在容器內(nèi)涂抹成薄膜，一定溫度下烘干溶劑，再稱量質(zhì)量w，則固含量N=w/W。

另外，可采用快速水分計測量，如AND的水分計，設(shè)備內(nèi)自帶稱量系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)，加樣之后，自動稱量樣品，自動干燥去除溶劑，然后自動計算固含量或水分量。

快速測量水分計

在鋰電池漿料制備時，固含量一般不會特別控制，經(jīng)常根據(jù)涂布需求，攪拌最后階段通過調(diào)節(jié)溶劑加入量調(diào)整漿料粘度。測量固含量可以與投料理論固含量比較，評價投料稱量精度；從攪拌鍋內(nèi)不同位置取樣測量固含量可以表征漿料的均勻性；隨著時間推移取樣測量固含量可以表征漿料沉降穩(wěn)定性。

（2）密度

密度是指某一特定壓力和溫度下單位體積內(nèi)物質(zhì)的重量，電池漿料的密度在很大程度上取決于所用活物質(zhì)的密度，并與添加劑和溶劑的密度，以及配方中各組分的體積濃度有關(guān)，一般可以采用比重杯測量。

密度杯

（3）粘度/流變曲線

粘度是流體內(nèi)部阻礙其流動的程度大小，其定義公式為：粘度=剪切應(yīng)力/剪切速率。

而剪切應(yīng)力τ是流體在剪切流動中單位面積切線上受到的力，如圖所示，其定義式為：

其中，F(xiàn)為剪切力，A為剪切力作用面積。

流體剪切應(yīng)力示意圖

剪切速率是流體層間運動速度梯度，是流體運動快慢的表征，在剪切力作用下，流體沿x軸方向流動，流層間的速度分布如圖3所示，則剪切速率γ為：

流體層間速度分布

最常見的是牛頓流體（如水、大部分有機溶劑等），其特點是：剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系呈直線正相關(guān)，在給定溫度下流體粘度與剪切速率無關(guān)。非牛頓流體的粘度受剪切速率的影響。假塑性（塑性）流體：粘度隨剪切速率的增加而降低（稱為剪切變稀）；膨脹性流體：粘度隨剪切速率的增加而升高（稱為剪切變稠）。

鋰電池漿料是剪切變稀的非牛頓流體，粘度隨剪切速率的增加而降低，因此，一般所說漿料的粘度都應(yīng)該限定剪切速率條件。實際影響涂布效果的粘度是在涂布工藝實際的剪切速率下的粘度值，一般涂布時剪切速率為1000~10000s-1。

流變曲線指的是材料粘度值與剪切速率或者剪切應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系圖，漿料粘度或流變曲線一般采用粘度計、流變儀測量，粘度計設(shè)備簡單，測量簡便，而采用旋轉(zhuǎn)流變儀進行測試時，因為其能夠覆蓋更大范圍內(nèi)的剪切速率和應(yīng)力，能夠獲得更全面的流動曲線，測量結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

流變儀

（4）細度（粒度）

鋰離子電池漿料是由電活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑等固體顆粒分散在粘結(jié)劑溶液形成的，涂布時活物質(zhì)和導(dǎo)電劑及其他固態(tài)成分應(yīng)該以微小的顆粒均勻分散在溶劑中，在形成的涂膜中不能有顆粒狀物體顯現(xiàn)出來。工業(yè)中常用細度這一指標(biāo)來檢測漿料中顆粒材料的分散程度。細度是電池漿料的重要性能指標(biāo)，它對形成的涂膜表面質(zhì)量、均勻性及漿料的儲存穩(wěn)定性都有很大影響。顆粒細，分散程度好的漿料，其固體顆粒能很好地被潤濕，所制備涂層均勻、表面平整、不會出現(xiàn)豎直劃痕，而且在儲存過程中顆粒不易發(fā)生沉淀、結(jié)塊等現(xiàn)象，儲存穩(wěn)定性好。而如果漿料中存在大團聚體顆粒，一方面表明導(dǎo)電劑等添加物分布不均勻，所制備的涂層均勻性不好，必然電池一致性差。另外，在涂布過程中，大顆粒聚集在涂布刀輥狹縫或者擠壓涂布模頭出料狹縫，所制備涂層會出現(xiàn)豎條道缺陷。

目前基本都采用刮板細度計測細度。刮板細度計是一塊帶有從零到若干微米深的楔形溝槽的磨光平板，槽邊有刻度線標(biāo)明該處槽溝的深度。測量時將試樣滴人溝槽的最深部位,然后用一個兩刃均磨光的刮刀垂直接觸平板,以適宜的速度把漆拉過槽的整個長度,然后沿入射光30°角的方向觀察溝槽中顆粒均勻顯露的深度,以此厚度表示試樣的細度。（更多詳細內(nèi)容，請閱讀鋰電漿料細度測量基礎(chǔ)知識）

刮板細度計

（5）膜阻抗

根據(jù)四探針膜阻抗測試原理，在鋰離子電池領(lǐng)域，常常采用此方法測試漿料膜阻抗，通過電阻率定量分析漿料中導(dǎo)電劑的分布狀態(tài)，從而判斷漿料分散效果的好壞。其測試過程為：用涂膜器將漿料均勻涂覆在絕緣膜上，然后將其加熱干燥，干燥之后測量涂層的厚度，裁切樣品，尺寸滿足無窮大要求（大于四倍探針間距），最后采用四探針測量電極膜阻抗，根據(jù)厚度計算電阻率。

四探針膜阻測試方法避免了探針與樣品的接觸電阻，而且測試電流方向平行與涂層也避免了基底分流。因此，該方法能夠準(zhǔn)確測量電池極片涂層的絕對電阻值。但是該方法只能表征涂層表面薄層的電阻，對于較厚且存在成分梯度的電池涂層無法全面表征極片電阻值，另外，它也不能測試真實極片中涂層與基材之間的接觸電阻。（更多詳細內(nèi)容，請閱讀鋰電池極片電導(dǎo)率測試方法及其影響因素）

膜阻抗測試儀

（6）形貌和分布狀態(tài)：SEM/EDS/冷凍電鏡

掃描電鏡可以直接觀察漿料形貌，配合能譜分析各組分的分散程度，但是樣品制備過程中，漿料干燥時可能本身會發(fā)生成分再分布，而冷凍電鏡能夠保持漿料原始的分布狀態(tài)，近來也開始應(yīng)用于漿料性質(zhì)分析。如SanghyukLim等人采用冷凍電鏡法研究了粘結(jié)劑對鋰離子電池負極漿料流變特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響。

冷凍電鏡研究鋰離子電池負極漿料的微觀結(jié)構(gòu)

（7）表面張力/接觸角

旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀主要用于測量液-液之間的界面能，旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀主要由攝像頭、光源、測量窗口和毛細管(樣品管)組成(如圖所示),樣品管在馬達的帶動下可以在不同的速度下旋轉(zhuǎn)。測量時，樣品管中裝滿高密度相,然后再在高密度相中注入一滴低密度相(液滴),樣品管在馬達的帶動下轉(zhuǎn)動,在離心力作用下液滴在樣品管的中心軸線上,并且被拉伸變形，在液滴的變化過程中,軟件控制系統(tǒng)一直追蹤液滴的形狀并擬合出其輪廓,同時,自動算出界面張力值。

界面張力測試原理圖

例如BorisBitsch等人研究了正辛醇作為添加劑對鋰電池漿料性質(zhì)的影響，并測定了相關(guān)的界面張力和接觸角（見示意圖）。他們測定，CMC溶液的表面張力為72.4mN/m,與水接近，而正辛醇表面張力為27.3mN/m,兩者之間的界面張力為10.6mN/m。CMC溶液在空氣中與石墨的接觸角為74°,而正辛醇與石墨接觸角為0°，石墨、CMC溶液和正辛醇三相接觸角為46°。因此，添加不同量的辛醇對電池漿料具有明顯的影響，如圖所示。

活物質(zhì)顆粒與粘結(jié)劑溶液潤濕示意圖

辛醇添加量對漿料性質(zhì)的影響

（8）ZETA電位

ZETA電位（Zetapotential）是指剪切面(ShearPlane)的電位，又叫電動電位或電動電勢（ζ-電位或ζ-電勢），是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。

分子或分散粒子越小，Zeta電位的絕對值（正或負）越高，體系越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。反之，Zeta電位（正或負）越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。