鋰電漿料需要具有較好的穩(wěn)定性，這是電池生產(chǎn)過程中保證電池一致性的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著合漿結(jié)束，攪拌停止，漿料會(huì)出現(xiàn)沉降、絮凝聚并等現(xiàn)象，產(chǎn)生大顆粒，這會(huì)對(duì)后續(xù)的涂布等工序造成較大的影響。因控制好漿料的穩(wěn)定性十分重要。

　　作為負(fù)極配方中重要組成成分，CMC(羧甲基纖維素鈉)是一種重要的纖維素醚，是天然纖維經(jīng)過化學(xué)改性后所獲得的一種水溶性好的聚陰離子纖維素化合物，在漿料中起著穩(wěn)定劑、增稠劑、分散劑和粘結(jié)劑的作用[1]。本文將重點(diǎn)介紹一下影響CMC基負(fù)極漿料穩(wěn)定性的主要因素。

　　1.CMC取代度(DS)：CMC 是含有兩個(gè)脫水葡萄糖單元的纖維素的線性聚合衍生物，每個(gè)葡萄糖單元有3個(gè)羥基，羥基中的氫被羧甲基取代，并且每個(gè)脫水葡萄糖單元被取代的羥基的平均數(shù)被定義為取代度(DS)。如果三個(gè)羥基都被羧甲基取代，那么DS理論最大值為3.0。DS不同，則CMC的性質(zhì)也不同，對(duì)石墨負(fù)極漿料流變性、分散性以及穩(wěn)定性都有著很大的影響。隨著DS的增加，漿料的表觀黏度逐漸增加，石墨顆粒表面電位逐漸增大，漿料分散性及穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。但DS值越高，親水性越強(qiáng)，對(duì)石墨的浸潤(rùn)性變差，同時(shí)也越容易吸濕。因此要選擇合適DS值的CMC。CMC 取代度(摻量為1%)對(duì)漿料穩(wěn)定性影響，如圖1所示。從圖1(a)可以看出，3種負(fù)極漿料的上層漿料黏度均隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減小，這是由于石墨顆粒在不同程度的布朗運(yùn)動(dòng)作用下不斷發(fā)生聚沉引起的。隨著CMC取代度增大，漿料沉降速率逐漸減緩。圖1(b)所示為靜置5 h 后3 種漿料的沉降率，從圖中可以看出隨著CMC 取代度增加，沉降率逐漸減小，表明因團(tuán)聚而發(fā)生沉降的石墨減少，即漿料穩(wěn)定性越來越好。

　　2.CMC添加量：CMC 添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對(duì)負(fù)極漿料穩(wěn)定性的影響如圖2所示。從圖中可以看出，隨著CMC 摻量的提高，靜置5 h后漿料沉降率逐漸減小，當(dāng)CMC 添加量達(dá)到1.5%后，漿料沉降率不再發(fā)生明顯變化。這是因?yàn)殡SCMC 摻量的增加，水溶液中的CMC互連接逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了石墨顆粒相互團(tuán)聚的幾率，因而穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。當(dāng)CMC 摻量達(dá)到2.0%時(shí)，盡管漿料分散效果變差，但CMC 形成的致密網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的支撐力能阻止團(tuán)聚石墨顆粒的沉降[2]，因此表現(xiàn)為漿料穩(wěn)定性不變。

　　圖2.含不同摻量CMC(DS=1.2)的漿料穩(wěn)定性曲線

　　3.漿料PH值：漿料的PH值也會(huì)影響到CMC漿料體系的穩(wěn)定性。圖3所示為不同pH下不同取代度CMC 的石墨懸浮液Zeta電位變化曲線。Zeta電位是反映粉體粒子在介質(zhì)中分散行為的一個(gè)重要參數(shù)，Zeta電位絕對(duì)值越大，體系越穩(wěn)定，這是因?yàn)榱Ｗ颖砻娴母唠姾擅芏仁沽Ｗ娱g產(chǎn)生較大的靜電斥力，使分散體系呈現(xiàn)較高的穩(wěn)定性[3]。從圖中可以看出，隨著pH 的增大，Zeta 電位絕對(duì)值先增大后減小，當(dāng)pH 為8 時(shí)，CMC取代度為0.7、0.9 和1.2的石墨懸浮液Zeta 電位絕對(duì)值都達(dá)到最大。這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，H+濃度大，石墨顆粒由于表面帶負(fù)電荷而對(duì)H+產(chǎn)生強(qiáng)烈的選擇性吸附，CMC分子中的醚鍵氧原子也會(huì)吸附溶液中的H+[4]，因此石墨顆粒的表面電荷密度減小，Zeta電位絕對(duì)值較小。隨著pH 的增加，CMC 親水端解離程度增加，同時(shí)促進(jìn)了石墨表面含氧官能團(tuán)解離成相應(yīng)離子[5]，因此隨pH的增加，石墨表面Zeta 電位逐漸增加;然而pH 過高時(shí)會(huì)增加體系的電解質(zhì)濃度，壓縮帶電粒子表面雙電層，使石墨顆粒表面Zeta電位降低，因此當(dāng)pH為8 時(shí)，石墨Zeta 電位最大，此時(shí)CMC對(duì)石墨顆粒的分散性最好。

　　圖3.pH 對(duì)含不同取代度CMC(w=1%)的石墨懸浮液Zeta電位的影響

　　4.漿料粘度：電極漿料的穩(wěn)定性跟漿料的粘度也是密切相關(guān)的。粘度高的漿料穩(wěn)定性好，漿料顆粒不容易沉淀，但是過高的粘度不利于流平效果，不利于涂布。粘度過低也是不好的，粘度低時(shí)雖然漿料流動(dòng)性好，但漿料穩(wěn)定性差,漿料顆粒容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致面密度一致性不好等問題。在實(shí)際操作過程中，漿料配方、比例一定的前提下，主要是通過調(diào)節(jié)漿料的固含來調(diào)節(jié)漿料的粘度。通?？刂普扯仍?000mPa-s左右，固含量為46%左右，比較合適。

　　此外，合漿工序和攪拌工藝也會(huì)影響到漿料的穩(wěn)定性。由此可見，要想制備穩(wěn)定性良好的負(fù)極漿料不僅需要考慮到上述因素還要結(jié)合適合的合漿工序和攪拌工藝才能實(shí)現(xiàn)。

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