全新发布丨 “锂离子电池加工”解决方案正式上线——锂离子电池制造的流变学

双螺杆共混是一种连续生产工艺，可精确控制材料剪切、热传递、产量和物料停留时间。两个平行、同向旋转与相互啮合的螺杆，嵌入带进料口的圆柱筒体中，混合、揉捏和剪切电池浆料，最终通过筒端的出口将共混物输送出来。双螺杆挤出机的几何构造具有可扩展性，因此易于从实验室扩大到高产量浆料生产。

Thermo Scientific™ Process 11是一款小型桌面式双螺杆挤出机，具有生产型挤出机所有的功能。其占用空间小，可放在手套箱或其他密闭系统中。这对于需要在干燥环境中处理的正极材料以及保护操作员免受危险化学品的伤害是必需的。 

通过双螺杆挤出机施加在材料上的强大剪切力，可将高粘度浆料实现良好地分散，这就可以将正极浆料中的溶剂含量减少50%。PTFE可作为一种合适的粘结剂，其在剪切力作用下形成纤维状，可以固定支撑电极结构，同时形成空隙的网络可确保锂离子的迁移。将活性材料与PTFE共混挤出可以得到溶剂含量低于5%的高粘性电极浆料颗粒。为了制备成电极，这些颗粒会被涂布在集流体上后进一步进行压延。此电极制备路线可扩展放大到大规模生产，该技术也有望适用于聚合物电解质电极，并在稍作调整后，也适用于固态电极。

如下图为5种配方正极浆料的粘度曲线。高剪切涂布时候，粘度要剪切变稀到足够低，才能涂覆得到厚度均一的导电膜。但在低剪切下粘度又要较高，粘度较高浆料抗沉降能力越强。

电池浆料的涂布过程是高剪切过程，粘度会迅速降低；涂布后，浆料会在集流体上的重力和表面张力的作用下平流，这个过程又是低剪切过程。此时希望浆料迅速重新恢复高粘度，以防止过度铺展。这个过程可以通过三段阶跃剪切速率的测试方法表征。如图为两种负极浆料的触变结果。三段剪切下（低-高-低剪切，分别模拟了浆料从初始到高速涂布、结束成膜的过程），根据不同时间后的结构恢复百分比，可定量考察浆料的结构重建快慢，快速评价浆料的涂布性能。