浆料流变特性与涂布效果
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浆料的流变特性与涂布效果 前言 日本电池界普遍认为：电池的质量有70%与极片品
质相关，而极片的质量有70%与浆料的品质相关。
因此，做好浆料就等于做好了电池的50%，这是电
池制造的首要工作，也是核心工作。
笔者曾看到过因浆料问题而困扰的许多电池企业
如何做好极片
极片 的 制 作 主 要 包 括 ： 制 浆 、 涂 布 、 辊 压 、 分 切 ： 本 文 不 涉 及 辊 压 和 分 切 等 技 术 的 探 讨 ： 为 了 理 解 浆 料 的 质 量 是 如 何 影 响 涂 布 的 效 果 ， 本 文 将 介绍一些涂布过程中所发生的问题，这些问题无不与 浆料有着重大的关系： 极 片 涂 布 的 质 量 除 了 使 用 优 良 的 涂 布 机 之 外 还 必 须 具 备高超熟练的涂布技术和经验，本文不涉及这方面的 讨论，而重点探讨浆料的制作以及浆料与涂布的关系。 由 于 笔 者 经 验 不 足 ， 本 文 虽 介 绍 的 是 “ 逗 号 辊 ” 的 涂 布 问 题 ， 却 也 能 代 表 其 它 涂 布 方 式 的 普 遍 问题。
浆料的粘度意义
-粘度高的浆料当然也不容易沉淀，它的分散均匀度 也会好一些。但是当其粘度下降后，悬浮在其中的固 体（包括粉体）就会开始分层，重量较大者在在下层， 而重量较轻者会浮在上层，比如浆料中的炭黑导电剂 就会浮在表层。粘度越低，沉降越明显。好的浆料需 要性能优越的增稠剂，还希望悬浮的颗粒表面积大 （颗粒越小其表面积越大）。另外，优良的制浆设备 和工艺可以减少以上的沉降和分层现象。 -但是过高粘度的浆料不利于流平效果，也就是涂工 不平整，所以适当降低粘度有利于涂布。
涂布结束时的“拖尾问题”
-浆料的流动性不良。混合良好的浆料是流动性极好的流体，而流 动性好的流体具有流体最普通的特性---良好的液体表面张力（大）。 张力使得液体边缘向其内部集聚：
液体在没有浸 润的平面上隆 起
流动性不好的流体 表面张力弱，容易 产生拖尾现象
液体张力使锯齿状 的界面向内聚集
液体的表面张力可以修复液体界面凹凸的形状，好的流体具有 这样的特性
浆料的良好流动性使其成为具有张力 特性的流体
-流体的表面张力使拖尾的锯齿界面向流体内侧收拢聚集，减小 了锯齿的幅度。 -良好的流动性使浆料内部的应力均匀，当B辊离开C辊时，浆料 的表面被均匀地拉断，断裂处的界面平整。 -由于流动性好，被拉断的部分厚度均匀，而流动性差的浆料在 尾部的厚度比较薄。
涂布起始端隆起还会破坏圆柱电池极组的圆度 （除了影响电池性能外）
涂层表面不光滑问题 -“树皮”条纹 -厚薄不均 -“火山口”凹陷小坑，活性物表面的浸润 涂层两侧不整齐和“鼓包”问题 -浆料流动性不好 -挡板设置不好 涂层表面不光滑问题涂层两侧卷边问题 -干燥箱内的托辊安装不良（本文不涉及） -第一温区的温度设置和风量配置 极片碎裂问题 -涂布速度太快 -各温区温度设置不合关系，即：增加用量会 使粘度成指数规律升高。
本章节主要关注binder的粘稠特性，因为对于 相同溶解浓度的同一种binder来说，粘度大的 binder，其分子量就高，使用效率也会高一些， 即：用量会较少一些。 粘度相对比高的液体，它的悬浮力也比较大， 也就是它对于溶液中的固体（包括粉体）也有 更大的托举力。这种特性不但阻碍固体的沉降， 还能起到分散溶液中粉体的作用，即：在高速 搅拌中使液体里的每个粉体颗粒保持均匀的距 离，这就是我们谋求的均匀分散效果，这样的 效果不但可以提高过筛的能力，还能提高涂工 的平整程度。
然而过低粘度的浆料虽然流动性较好， 但干燥困难， 降低了涂布机的工作效率，还容易发生涂层龟裂、卷边 的问题。 过低粘度（比如1500cps）的水性浆料在涂布后还会发 生因为各粉体的表面张力不同而导致溶液脱离疏水粉体 的表面（比如石墨），处于较低张力位置的液体会积聚 到张力较高的位置，这样就会形成涂层表面的凹陷（凹 坑、俗称“火山坑”）。 过低粘度的浆料还会使颗粒重新团聚，特别是超细颗 粒容易团聚，破坏涂层“面密度”的均匀性。
1、极片厚薄不均 （这个现象少见，属于特例） 2、间歇涂布的起始部分隆起（极片厚）
隆起部分
3、极耳未压成圆弧形
粘度的意义
粘度，顾名思义是液体的粘稠程度，而不是它的粘 结强度，甚至与粘结力毫无关系，就像炼乳和蜂蜜一 样，是体现液体稀和稠的程度。 B i n d e r 的 粘 度 意 义 对于binder来说,既有又具粘度还具粘结力的“一液型” binder，比如LA132：还有只具备粘度而不具备粘结力 的增稠剂，比如CMC，它必须与仅具有粘结力的SBR组 成“二液型” binder才能使用。
涂布结束时的“拖尾问题”
水印试拖尾
活性物质整齐， 分离的上层液体 继续流淌成拖尾 状态，浆料有沉 淀现象。这是负 极片，危害程度 较轻。
浆料拖尾 活性物质被“拉 伸”成锯齿般的 拖尾状态。这是 正极片，非常可 怕！
涂布结束时的“拖尾问题”
大致可分为两种原因 -设备的原因（设备构造与调试），本文不涉及： -浆料的原因（主要原因） 浆料沉淀因素（固液分层，如前所述） 浆料粘度因素 胶量浓度高而固含量低造成的粘度高，容易形成拖尾（负极 在2400-2800cps，正极在5000cps似乎好一些）。正极如果有 果冻现象容易发生拖尾。 浆料固含量因素 固型物质含量过低使浆料容易拉伸（成锯齿拖尾），适当提 高固含量可以减轻拖尾现象。 浆料流动性因素（如下所述）
逗号辊涂布机的普遍问题
间歇涂布开始“鼓包”问题 -这个问题主要是设备的调整问题（B辊动作与C辊配合，等 等）本文不涉及。 间歇涂布结束时的“拖尾”问题 -浆料的流动性 -浆料表面张力 -浆料的黏度调整 “越涂越薄”的问题 -浆料的流动性 -浆料的表面张力 -逗号辊的材质
备注：拖尾是胶的拖尾，适当提高固含量可减轻拖尾问题。
质相关，而极片的质量有70%与浆料的品质相关。
因此，做好浆料就等于做好了电池的50%，这是电
池制造的首要工作，也是核心工作。
笔者曾看到过因浆料问题而困扰的许多电池企业
如何做好极片
极片 的 制 作 主 要 包 括 ： 制 浆 、 涂 布 、 辊 压 、 分 切 ： 本 文 不 涉 及 辊 压 和 分 切 等 技 术 的 探 讨 ： 为 了 理 解 浆 料 的 质 量 是 如 何 影 响 涂 布 的 效 果 ， 本 文 将 介绍一些涂布过程中所发生的问题，这些问题无不与 浆料有着重大的关系： 极 片 涂 布 的 质 量 除 了 使 用 优 良 的 涂 布 机 之 外 还 必 须 具 备高超熟练的涂布技术和经验，本文不涉及这方面的 讨论，而重点探讨浆料的制作以及浆料与涂布的关系。 由 于 笔 者 经 验 不 足 ， 本 文 虽 介 绍 的 是 “ 逗 号 辊 ” 的 涂 布 问 题 ， 却 也 能 代 表 其 它 涂 布 方 式 的 普 遍 问题。
浆料的粘度意义
-粘度高的浆料当然也不容易沉淀，它的分散均匀度 也会好一些。但是当其粘度下降后，悬浮在其中的固 体（包括粉体）就会开始分层，重量较大者在在下层， 而重量较轻者会浮在上层，比如浆料中的炭黑导电剂 就会浮在表层。粘度越低，沉降越明显。好的浆料需 要性能优越的增稠剂，还希望悬浮的颗粒表面积大 （颗粒越小其表面积越大）。另外，优良的制浆设备 和工艺可以减少以上的沉降和分层现象。 -但是过高粘度的浆料不利于流平效果，也就是涂工 不平整，所以适当降低粘度有利于涂布。
涂布结束时的“拖尾问题”
-浆料的流动性不良。混合良好的浆料是流动性极好的流体，而流 动性好的流体具有流体最普通的特性---良好的液体表面张力（大）。 张力使得液体边缘向其内部集聚：
液体在没有浸 润的平面上隆 起
流动性不好的流体 表面张力弱，容易 产生拖尾现象
液体张力使锯齿状 的界面向内聚集
液体的表面张力可以修复液体界面凹凸的形状，好的流体具有 这样的特性
浆料的良好流动性使其成为具有张力 特性的流体
-流体的表面张力使拖尾的锯齿界面向流体内侧收拢聚集，减小 了锯齿的幅度。 -良好的流动性使浆料内部的应力均匀，当B辊离开C辊时，浆料 的表面被均匀地拉断，断裂处的界面平整。 -由于流动性好，被拉断的部分厚度均匀，而流动性差的浆料在 尾部的厚度比较薄。
涂布起始端隆起还会破坏圆柱电池极组的圆度 （除了影响电池性能外）
涂层表面不光滑问题 -“树皮”条纹 -厚薄不均 -“火山口”凹陷小坑，活性物表面的浸润 涂层两侧不整齐和“鼓包”问题 -浆料流动性不好 -挡板设置不好 涂层表面不光滑问题涂层两侧卷边问题 -干燥箱内的托辊安装不良（本文不涉及） -第一温区的温度设置和风量配置 极片碎裂问题 -涂布速度太快 -各温区温度设置不合关系，即：增加用量会 使粘度成指数规律升高。
本章节主要关注binder的粘稠特性，因为对于 相同溶解浓度的同一种binder来说，粘度大的 binder，其分子量就高，使用效率也会高一些， 即：用量会较少一些。 粘度相对比高的液体，它的悬浮力也比较大， 也就是它对于溶液中的固体（包括粉体）也有 更大的托举力。这种特性不但阻碍固体的沉降， 还能起到分散溶液中粉体的作用，即：在高速 搅拌中使液体里的每个粉体颗粒保持均匀的距 离，这就是我们谋求的均匀分散效果，这样的 效果不但可以提高过筛的能力，还能提高涂工 的平整程度。
然而过低粘度的浆料虽然流动性较好， 但干燥困难， 降低了涂布机的工作效率，还容易发生涂层龟裂、卷边 的问题。 过低粘度（比如1500cps）的水性浆料在涂布后还会发 生因为各粉体的表面张力不同而导致溶液脱离疏水粉体 的表面（比如石墨），处于较低张力位置的液体会积聚 到张力较高的位置，这样就会形成涂层表面的凹陷（凹 坑、俗称“火山坑”）。 过低粘度的浆料还会使颗粒重新团聚，特别是超细颗 粒容易团聚，破坏涂层“面密度”的均匀性。
1、极片厚薄不均 （这个现象少见，属于特例） 2、间歇涂布的起始部分隆起（极片厚）
隆起部分
3、极耳未压成圆弧形
粘度的意义
粘度，顾名思义是液体的粘稠程度，而不是它的粘 结强度，甚至与粘结力毫无关系，就像炼乳和蜂蜜一 样，是体现液体稀和稠的程度。 B i n d e r 的 粘 度 意 义 对于binder来说,既有又具粘度还具粘结力的“一液型” binder，比如LA132：还有只具备粘度而不具备粘结力 的增稠剂，比如CMC，它必须与仅具有粘结力的SBR组 成“二液型” binder才能使用。
涂布结束时的“拖尾问题”
水印试拖尾
活性物质整齐， 分离的上层液体 继续流淌成拖尾 状态，浆料有沉 淀现象。这是负 极片，危害程度 较轻。
浆料拖尾 活性物质被“拉 伸”成锯齿般的 拖尾状态。这是 正极片，非常可 怕！
涂布结束时的“拖尾问题”
大致可分为两种原因 -设备的原因（设备构造与调试），本文不涉及： -浆料的原因（主要原因） 浆料沉淀因素（固液分层，如前所述） 浆料粘度因素 胶量浓度高而固含量低造成的粘度高，容易形成拖尾（负极 在2400-2800cps，正极在5000cps似乎好一些）。正极如果有 果冻现象容易发生拖尾。 浆料固含量因素 固型物质含量过低使浆料容易拉伸（成锯齿拖尾），适当提 高固含量可以减轻拖尾现象。 浆料流动性因素（如下所述）
逗号辊涂布机的普遍问题
间歇涂布开始“鼓包”问题 -这个问题主要是设备的调整问题（B辊动作与C辊配合，等 等）本文不涉及。 间歇涂布结束时的“拖尾”问题 -浆料的流动性 -浆料表面张力 -浆料的黏度调整 “越涂越薄”的问题 -浆料的流动性 -浆料的表面张力 -逗号辊的材质
备注：拖尾是胶的拖尾，适当提高固含量可减轻拖尾问题。