日本研究团队开发5分钟快速评估锂电池浆料涂布条件新方法
2026-05-15 15:11
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维度网讯,日本东京理科大学研究团队开发出一种可在5分钟内评估锂离子电池浆料涂布条件的新方法,通过优化浆料在剪切下的导电网络结构,有望在电池组装前即识别出更优的电极制造参数。

电池浆料由活性材料、导电添加剂、粘合剂和溶剂混合而成,其内部结构直接影响电池的导电性和稳定性。现有检测手段大多在静态条件下分析浆料,与实际生产中的动态涂布过程存在偏差。研究团队采用改进的流变阻抗谱技术,将旋转剪切测试与电化学阻抗谱结合,在模拟工业涂布线剪切力的同时,实时监测浆料中导电网络的演化。

以磷酸铁锂为正极活性材料、乙炔黑为导电添加剂、聚合物粘合剂溶解于溶剂的浆料为对象,研究人员使用旋转流变仪在500微米厚度条件下模拟涂布。实验发现,涂布速度对导电网络影响显著:低剪切速率下导电添加剂团聚,形成弱导电通路;高剪切速率下导电网络被破坏;而在约50秒⁻¹的中间剪切速率下,导电添加剂均匀分布并维持良好电连接。该条件下制备的电极展现出较低电阻、更优充放电性能及更佳循环稳定性。

显微镜分析证实,中间剪切条件形成了最均衡的导电结构。研究团队随后将测试浆料干燥制成电极并组装成电池进行性能验证。据东京理科大学副教授Shitanda Isao介绍,该方法仅需不到一毫升浆料,每次测量约5分钟即可完成,可减少电池制造过程中的试错环节,降低材料浪费并缩短开发周期。相关成果发表于《电源杂志》(Journal of Power Sources)。研究团队表示,该方法目前基于磷酸铁锂体系验证,还需在其他电池化学体系和电池设计中进一步确认。

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