新品應(yīng)用 | 利用阻抗-流變分析粘接劑對負(fù)極漿料均勻性和穩(wěn)定性的影響

閱讀：100 發(fā)布時間：2026-1-16

前言

在鋰電池制造中，高質(zhì)量的漿料是實現(xiàn)均勻涂覆、良好機(jī)械性能、穩(wěn)定電化學(xué)性能、極片一致性的關(guān)鍵前提。然而，當(dāng)前評估方法多是分析極片性能，對涂覆前的漿料的分析檢測嚴(yán)重不足。而若漿料配方不佳或混合不均，導(dǎo)致涂覆后出現(xiàn)不可逆缺陷，則無法通過漿料的中途工藝調(diào)整進(jìn)行彌補(bǔ)，會造成材料、人力和機(jī)時的大量浪費(fèi)，造成巨大損失。目前業(yè)內(nèi)一些制造廠商會通過分析漿料的黏度來監(jiān)控漿料質(zhì)量，由于黏度分析的是漿料內(nèi)部流動阻力，無法進(jìn)一步分析漿料質(zhì)量，會有即便漿料粘度達(dá)到預(yù)期，涂覆仍舊出現(xiàn)缺陷的情況，也就是僅黏度分析仍會給電極制造埋下隱患。

沃特世- TA儀器創(chuàng)新的流變-阻抗譜解決方案是填補(bǔ)這一空白的有效工具。作為一種非破壞分析性方法，阻抗-流變可在漿料階段，除了分析經(jīng)典工藝要求中的黏度、模量、屈服應(yīng)力、觸變性等之外，還可同步分析漿料動態(tài)下的阻抗數(shù)據(jù)，揭示漿料更多信息。

實驗

所分析樣品為含有2%(wt)的不同取代度DS NaCMC負(fù)極漿料，DS分別為0.34、0.75、1.23，同時分別制備含SBR與不含SBR的樣品(其中樣品編號的上標(biāo)表示是否含有SBR，下標(biāo)表示取代度DS)。相關(guān)漿料信息如以表1：

表1：所分析負(fù)極漿料的原材料信息

新品應(yīng)用 | 利用阻抗-流變分析粘接劑對負(fù)極漿料均勻性和穩(wěn)定性的影響

TA儀器流變-阻抗譜的測試程序為：

分析結(jié)果

1. 負(fù)極漿料阻抗-流變分析

圖2-1為通過阻抗-流變分析不同取代度DS(DS=0.34、0.75、1.23)的NaCMC對負(fù)極漿料阻抗-流變性能的影響?？梢娫跓oSBR體系中，漿料阻抗隨NaCMC的DS升高顯著下降：DS=0.34時阻抗為111Ω，DS=0.75時降至70.5Ω，DS=1.23時為53.3Ω。這可能是由于低DS的NaCMC對石墨表面的吸附能力更強(qiáng)，但對導(dǎo)電碳的結(jié)合能力較低，從而影響了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致漿料電阻升高；而高DS NaCMC因鏈間靜電排斥力更強(qiáng)，可減少顆粒橋接與有助于網(wǎng)絡(luò)形成，且聚合物鏈分布更均勻，從而增加導(dǎo)電碳的分散，降低漿料阻抗。

同時可觀測到無論NaCMC的DS如何，添加SBR均能降低漿料阻抗，但效果存在不同：當(dāng)DS=0.34時，漿料降阻顯著(阻抗從111Ω降至83.4Ω)，但對DS=0.75、1.23的漿料影響較小。推斷可能是SBR中含有的表面活性劑會吸附在導(dǎo)電碳表面，降低導(dǎo)電碳顆粒表面自由能，減少導(dǎo)電碳團(tuán)聚并形成更穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。對低DS的NaCMC而言，由于對石墨表面的吸附能力更強(qiáng)，導(dǎo)電碳的結(jié)合力低，所以SBR的影響尤其明顯。但是在高DS體系中，因為NaCMC已實現(xiàn)較好分散，SBR的作用被弱化。

圖2-1：不同DS的NaCMC漿料在

有和無丁苯橡膠(SBR)時的

流變-阻抗測量結(jié)果(剪切速率=10s?1)

除此以外，如圖2-2，通過對漿料在不同剪切速率下進(jìn)行阻抗-流變測試，觀察到在不同剪切速率下，漿料阻抗均無太大變化，這表明漿料的電學(xué)特性基本不受剪切應(yīng)變的影響。這種測量穩(wěn)定性說明，剪切引起的微觀結(jié)構(gòu)重排并不影響離子或電子的傳輸網(wǎng)絡(luò)，也即所有漿料均充分混合均勻，且具備穩(wěn)定性。

圖2-2：不同剪切速率下阻抗-流變測試數(shù)據(jù)

空心點(diǎn)為不含SBR的漿料樣品，實心點(diǎn)為含SBR的漿料。

(A)CMC 0.34 無SBR，(B)CMC 0.34 SBR

(C)CMC 0.75 無SBR，(D)CMC 0.75 SBR

(E)CMC 1.23 無SBR，(F)CMC 1.23 SBR

2. 漿料3iTT觸變性測試的阻抗-流變測試

圖3-1顯示，DS=0.75、1.23的漿料在3iTT觸變性測試中表現(xiàn)出良好的可恢復(fù)性，也即是在1000s^-1高剪切后可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；而DS=0.34的漿料(尤其含SBR時)不可恢復(fù)，原因是低DS NaCMC有較強(qiáng)的分子間作用力，高剪切破壞后很難重新恢復(fù)。

圖3-1：不同DS的羧甲基纖維素鈉(NaCMC)在

有和無丁苯橡膠(SBR)的漿料3iTT觸變性測試

同時，通過圖3-2可見，所有漿料在高剪切前后阻抗無顯著變化，表明高剪切后引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重排未改變離子及電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也即說明以上漿料已混合充分，剪切刺激后無額外導(dǎo)電碳團(tuán)聚，進(jìn)一步驗證了TA儀器流變-阻抗譜解決方案對漿料質(zhì)量測試的可靠性。