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锂电池导电浆料的分散性表征研究

检测样品:锂电池导电浆料

检测项目:分散J均质稳定性

方案概述:炭黑颗粒和碳纳米管粉体的颗粒比表面积大,很容易在浆料中形成团聚,因此,导电浆料的分散性就成为评价浆料性能的重要指标。常规的BET方法只能给出干粉的比表面积值,而无法用于直接评价浆料中的颗粒分散性。为了解决这些难题,我们发展了一种新的浆料分散性表征技术……

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更新时间2024年06月27日

上传企业上海人和科学仪器有限公司

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随着新能源汽车的不断发展,电动车渗透率逐渐提高,消费者对于电动车的续航能力、充电时效等重要性能指标有着更高的要求。进一步提高电池能量密度、提升电池充电速率成为各新能源车企未来持续发力的方向。2022 年,国内动力锂电池市场仍以常规类导电剂(炭黑)为主,而碳纳米管导电剂的占比约为 24%。随着近年来碳纳米管导电剂的产能不断提升,加之头部企业导入验证新型导电剂的进度加快,碳纳米管导电剂凭借持续提高的性价比优势,在动力电池领域的渗透率在不断提升。

导电浆料是将导电剂颗粒均匀分散于溶剂中所形成的颗粒悬浮液,导电炭黑和碳纳米管是两种常用的导电剂,在锂电池行业中的应用最为普遍。然而,炭黑颗粒和碳纳米管粉体的颗粒比表面积大,很容易在浆料中形成团聚,因此,导电浆料的分散性就成为评价浆料性能的重要指标。常规的BET方法只能给出干粉的比表面积值,而无法用于直接评价浆料中的颗粒分散性。激光粒度法的测试则需要首先对浆料稀释几百甚至上千倍,而这会显著地改变浆料的原始状态,原本团聚的颗粒在稀释后可能会分散得很好,因此,用激光粒度法也无法准确地评价出导电浆料的分散性好坏。

为了解决这些难题,我们发展了一种新的浆料分散性表征技术:核磁共振法。它通过测试浆料中溶剂的核磁信号,计算出溶剂的弛豫时间或弛豫谱,用来研究颗粒在浆料中的润湿性及分散性。核磁共振法具有非侵入性、对浆料浓度及颜色都不敏感、测量快、精度高、重复性好等优点,可以直接测量未经稀释的浆料。我们以导电浆料(导电炭黑和碳纳米管)为研究对象,利用核磁共振技术为工具,通过测量导电浆料的弛豫时间和弛豫谱,来定量地评价不同分散程度的导电浆料,揭示出炭黑颗粒和碳纳米管材料的重大差异,为导电浆料的检测和评价提供一种准确、快速、便捷的新方法。

1 实验部分:

1.1 材料与设备

三种导电炭黑颗粒,比表面积为62~67m2/g;三种碳纳米管粉体,比表面积在90~260m2/g之间;NMP溶剂;PVDF粘接剂;磁力搅拌分散设备JEIO TECH TM-18Q;分散均质分析测试仪LISICO LS-1(图1)。

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1 LISICO 分散均质分析测试仪

1.2 浆料制备:

首先,制备1%浓度的PVDF溶液,将称好的PVDF粉末加入到盛有NMP溶剂的试剂瓶中,再将试剂瓶放到磁力搅拌器上充分搅拌(40℃下搅拌4小时,转速1000rpm),待PVDF粉末溶解于NMP溶剂后,得到PVDF溶液。

然后,……(下载看全文)


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