FT4 粉體流變儀作為通用型儀器，可用于濕法和干法鋰離子電池的生產(chǎn)。全面的粉體流動分析，有助于提高電池效率，優(yōu)化電極堆積密度，延長電池壽命；控制濕法生產(chǎn)工藝中漿料的團聚和分散性。
本應用案例中使用 FT4 粉體流變儀制定質(zhì)量標準，用于提高使用含活性材料漿料的濕法工藝的電極生產(chǎn)收率。
確定粉體的規(guī)格標準
鋰電池作為一項先進技術(shù)，在可再生、可持續(xù)的工業(yè)電氣化解決方案中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。高能量密度、功率密度和長循環(huán)壽命推動了它們在汽車、電網(wǎng)儲能和消費電子領(lǐng)域的應用，有望在未來幾年進一步推動增長。
圖 1 顯示了鋰電池生產(chǎn)過程。在涂布、延展和干燥步驟之前，正極和負極活性材料均加工成漿料。后續(xù)步驟依賴于工藝初始漿料的質(zhì)量。
漿料的特性取決于混合過程中活性物質(zhì)、粘合劑和溶劑的行為。確保高收率的關(guān)鍵特性是顆粒的細度、粘度和固含量。固含量（活性物質(zhì)）的均勻分散以及團聚最小化對高質(zhì)量的終產(chǎn)品而言是十分重要的。
本應用案例說明了 FT4 粉體流變儀如何確定電池電極材料的關(guān)鍵屬性，從而確定可靠的粉體規(guī)格。
正極粉體表征的案例研究
汽車工業(yè)中常用的正極材料是磷酸鐵鋰（LFP）。即使化學性質(zhì)保持不變，不同批次 LFP 的物理性能變化也會影響生產(chǎn)表現(xiàn)和收率。在本案例研究中，三個不同供應商的 LFP 在生產(chǎn)過程中的表現(xiàn)不同，導致了質(zhì)量和收率的差異。使用 FT4 粉體流變儀分析每批樣品，確定能否通過流變特性判定優(yōu)質(zhì)的原料。
兩種流變特性：比流動能和透氣性，都會影響粉體的混合和分散。
比流動能（SE）量化了顆粒間機械咬合和摩擦的程度。規(guī)則、球狀的顆粒通常具有較低的值。
透氣性描述了粉體釋放或夾帶空氣的難易程度。較高的壓降值說明透氣性較低。
圖 2 顯示了三個批次的 SE 值。批次 1 較低的值說明顆粒間機械咬合和摩擦作用減少。表明顆粒不易團聚，可以更均勻地分散。生產(chǎn)經(jīng)驗說明批次 1 獲得的漿料更均勻，從而生產(chǎn)得到更高收率的電極。批次 2 和批次 3 的 SE 值更高，在生產(chǎn)中表現(xiàn)不一致，發(fā)生故障導致系統(tǒng)停機和規(guī)格不符。
圖 3 顯示三種材料的透氣性，使用壓降表示。批次 1 的實際壓降值最高，說明透氣性較小。在這種情況下，較高的壓降說明粉床有效堆積，限制了空氣的傳輸。通常與材料的流動性和高效分散相關(guān)，驗證了加工表現(xiàn)與 SE 值的相關(guān)性。
結(jié)論
結(jié)果顯示透氣性較低，機械咬合和摩擦程度較小的粉體能夠生產(chǎn)得到均勻的漿料，有利于提高收率。FT4 粉體流變儀通過多元表征準確量化粉體的特性，從而精確定義優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品對應的粉體規(guī)格標準。
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