应用笔记丨优化锂离子电池电极制造

FT4 粉体流变仪作为通用型仪器，可用于湿法和干法锂离子电池的生产。全面的粉体流动分析，有助于提高电池效率，优化电极堆积密度，延长电池寿命；控制湿法生产工艺中浆料的团聚和分散性。

本应用案例中使用 FT4 粉体流变仪制定质量标准，用于提高使用含活性材料浆料的湿法工艺的电极生产收率。

确定粉体的规格标准

锂电池作为一项先进技术，在可再生、可持续的工业电气化解决方案中发挥了关键的作用。高能量密度、功率密度和长循环寿命推动了它们在汽车、电网储能和消费电子领域的应用，有望在未来几年进一步推动增长。

图 1 显示了锂电池生产过程。在涂布、延展和干燥步骤之前，正极和负极活性材料均加工成浆料。后续步骤依赖于工艺初始浆料的质量。

浆料的特性取决于混合过程中活性物质、粘合剂和溶剂的行为。确保高收率的关键特性是颗粒的细度、粘度和固含量。固含量（活性物质）的均匀分散以及团聚最小化对高质量的终产品而言是十分重要的。

本应用案例说明了 FT4 粉体流变仪如何确定电池电极材料的关键属性，从而确定可靠的粉体规格。

正极粉体表征的案例研究

汽车工业中常用的正极材料是磷酸铁锂（LFP）。即使化学性质保持不变，不同批次 LFP 的物理性能变化也会影响生产表现和收率。在本案例研究中，三个不同供应商的 LFP 在生产过程中的表现不同，导致了质量和收率的差异。使用 FT4 粉体流变仪分析每批样品，确定能否通过流变特性确定最优的原料。

两种流变特性：比流动能和透气性，都会影响粉体的混合和分散。

比流动能（SE）量化了颗粒间机械咬合和摩擦的程度。规则、球状的颗粒通常具有较低的值。

透气性描述了粉体释放或夹带空气的难易程度。较高的压降值说明透气性较低。

图 2 显示了三个批次的 SE 值。批次 1 较低的值说明颗粒间机械咬合和摩擦作用减少。表明颗粒不易团聚，可以更均匀地分散。生产经验说明批次 1 获得的浆料更均匀，从而生产得到更高收率的电极。批次 2 和批次 3 的 SE 值更高，在生产中表现不一致，发生故障导致系统停机和规格不符。

图 3 显示三种材料的透气性，使用压降表示。批次 1 的实际压降值最高，说明透气性较小。在这种情况下，较高的压降说明粉床有效堆积，限制了空气的传输。通常与材料的流动性和高效分散相关，验证了加工表现与 SE 值的相关性。

结论 

结果显示透气性较低，机械咬合和摩擦程度较小的粉体能够生产得到均匀的浆料，有利于提高收率。FT4 粉体流变仪通过多元表征准确量化粉体的特性，从而精确定义最优产品对应的粉体规格标准。

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