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摘要：浆料作为一种常见的粘弹性流体，其流变性能与其中颗粒的分布状况有关。通过模拟浆料在生产过程的储存、使用和平流稳定过程，探索颗粒分布对其时间依赖的流动行为的影响。结果表明，浆料的起始黏度随着流体体系小尺寸颗粒占比的升高而增大，随颗粒粒度分级的增大而减小;体系中大尺寸颗粒占比多有助于浆料使用时黏度的快速稳定，小尺寸颗粒占比多有助于浆料结构恢复能力的提高，把控其中不同尺寸的颗粒占比，提供工艺调试参考意见。
关键词：时间依赖性;粘弹性流体;粒度;黏度
1 引言
粘弹性流体作为典型的非牛顿流体之一，在生活中并不少见，锂离子电池生产中制备的正极浆料便是其中的一种，它不满足牛顿粘性定律，在外界应力的大小变化下会表现出粘性和弹性的差异[1]。
同时，在经过大量实验的测试后，可知正极浆料的粘弹性及触变性[2]使其拥有明显的时间依赖性，即当外界条件保持不变（如剪切速率恒定），浆料的黏度并非时时保持不变;不同的恒剪切速率切换时，黏度随时间变化而恢复的差异会表现地尤为明显。
对于一定浓度的浆料，其流变性能与其中颗粒的分布状况有关。本文通过模拟浆料在生产过程的储存、使用和平流稳定过程，探索颗粒分布对正极浆料表现出来的时间依赖的流动行为的影响。
2 实验部分
2.1 材料和试剂
材料：正极浆料;试剂：N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液（色谱纯，上海晶纯生化科技股份有限公司）。
2.2 仪器
激光粒度仪（MS3000，英国马尔文仪器有限公司）;流变仪（MCR92，奥地利安东帕（中国）有限公司。
2.3 测试条件
（1）借由激光粒度仪，以NMP为分散剂，设置合适的吸收率与折射率，控制遮光度范围为10%～20%，对正极浆料的颗粒分布情状况进行分析;
（2）采用安东帕流变仪的多段测试程序，根据模拟浆料生产条件，控制设备的测试温度为25℃。
3 结果与讨论
3.1 粘弹性分析
根据“应力-模量”测试分析，图1为正极浆料的剪切应力τ与其储能模量G'、损耗模量G''之间的一般变化关系图。
由图1可知，粘弹性流体在外界应力较小的情况下，储能模量G'始终大于损耗模量G''，流体表现为弹性，形变为弹性形变;当应力增大到一定值后，样品开始流动，损耗模量G''大于储能模量G'，流體表现为粘性，形变为塑性形变;两条曲线的交点即为线性弹性区与流动区的分界点[3]。
3.2 时间依赖的流动行为与颗粒分布情况的关系分析
选取3罐由相同机械搅拌工艺条件下制得的均匀的正极浆料，表1与图2为浆料中颗粒的粒径分布情况，图3为浆料在三段模拟生产的储存（低剪切速率：0.1s-1）、使用（高剪切速率：300s-1）和平流稳定（低剪切速率：0.1s-1）的测试程序下得到的结果曲线，因部分参数值较小，在X轴与Y轴上使用对数坐标处理。
通过以上结果分析，可以发现：
（1）同样模拟储存状态，正极浆料C因体系中的小尺寸颗粒的数量占比多，颗粒与颗粒之间的相互作用增强，起始黏度大;浆料A与B相比，其颗粒的粒度分级更多，即径距更宽，颗粒之间堆积效果更佳[4]，自由运动空间更大，宏观表现为样品更易流动，黏度越低，这样的情况在低剪切速率时的变化会表现地更加鲜明。
（2）在经过“使用”的高剪切速率破坏后，“平流稳定”过程中浆料时间依赖的流动行为差异便表现出来。因大颗粒的沉降速率较小颗粒快，浆料A、B会在更短的时间内黏度趋于稳定;而浆料C中小尺寸颗粒更强的相互作用，内部分子之间因物理团聚或静电吸引作用而的网状结构[5]更多，最终趋于稳定的耗时越长，黏度值越高。
根据极片生产的过程特点，要求浆料的黏度“多变可控”：在储存时拥有高粘度，减少颗粒沉降;在使用时要求浆料粘度低，确保更均匀地涂覆于集流体表面;在涂覆结束后的平流稳定过程中，又需要浆料尽快恢复稳定地高黏度，避免因平流过程出现拖尾现象或涂层下厚上薄的缺陷。
4 结论
本文通过模拟浆料在生产过程的储存、使用和平流稳定过程，发现颗粒分布对正极浆料（粘弹性流体）表现出来的时间依赖流动行为的影响主要有以下两点：
（1）浆料的起始黏度随着体系中小尺寸颗粒占比的升高而增大，随着颗粒粒度分级的增大而减小;
（2）体系中大尺寸颗粒占比多有助于浆料在经过高剪切速率破坏后黏度的快速稳定，但存在因颗粒沉降导致涂层不均的风险;小尺寸颗粒占比多有助于浆料结构恢复能力的提高，但稳定时间较长。
为确保生产制得的浆料满足期望的要求，把控浆料中不同尺寸颗粒的分布，对浆料质量初步判断，以便开展工艺调试。
参考文献
[1]顾培韵， 潘勤敏， 孙建中，等. 粘弹性流体流变特性的研究[J]. 浙江大学学报（自然科学版）， 1994（1）：88-93.
[2]胡圣飞，李慧，胡伟，等.触变性研究进展及应用综述[J].湖北工业大学学报，2012，27（2）：57-60.
[3]周大鹏， 许平华， 范宏. 玻纤增强酚醛树脂复合材料的粘弹性——材料储能模量模型的建立[J]. 材料科学与工程学报， 2008（06）：140-143.
[4]叶大年. 颗粒堆积问题[J]. 地质科技情报， 1988（04）：17-19.
[5]Gebhard S. 实用流变测量学[M].朱怀江译.（修订版），北京：石油工业出版社，2009.
关键词：时间依赖性;粘弹性流体;粒度;黏度
1 引言
粘弹性流体作为典型的非牛顿流体之一，在生活中并不少见，锂离子电池生产中制备的正极浆料便是其中的一种，它不满足牛顿粘性定律，在外界应力的大小变化下会表现出粘性和弹性的差异[1]。
同时，在经过大量实验的测试后，可知正极浆料的粘弹性及触变性[2]使其拥有明显的时间依赖性，即当外界条件保持不变（如剪切速率恒定），浆料的黏度并非时时保持不变;不同的恒剪切速率切换时，黏度随时间变化而恢复的差异会表现地尤为明显。
对于一定浓度的浆料，其流变性能与其中颗粒的分布状况有关。本文通过模拟浆料在生产过程的储存、使用和平流稳定过程，探索颗粒分布对正极浆料表现出来的时间依赖的流动行为的影响。
2 实验部分
2.1 材料和试剂
材料：正极浆料;试剂：N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液（色谱纯，上海晶纯生化科技股份有限公司）。
2.2 仪器
激光粒度仪（MS3000，英国马尔文仪器有限公司）;流变仪（MCR92，奥地利安东帕（中国）有限公司。
2.3 测试条件
（1）借由激光粒度仪，以NMP为分散剂，设置合适的吸收率与折射率，控制遮光度范围为10%～20%，对正极浆料的颗粒分布情状况进行分析;
（2）采用安东帕流变仪的多段测试程序，根据模拟浆料生产条件，控制设备的测试温度为25℃。
3 结果与讨论
3.1 粘弹性分析
根据“应力-模量”测试分析，图1为正极浆料的剪切应力τ与其储能模量G'、损耗模量G''之间的一般变化关系图。
由图1可知，粘弹性流体在外界应力较小的情况下，储能模量G'始终大于损耗模量G''，流体表现为弹性，形变为弹性形变;当应力增大到一定值后，样品开始流动，损耗模量G''大于储能模量G'，流體表现为粘性，形变为塑性形变;两条曲线的交点即为线性弹性区与流动区的分界点[3]。
3.2 时间依赖的流动行为与颗粒分布情况的关系分析
选取3罐由相同机械搅拌工艺条件下制得的均匀的正极浆料，表1与图2为浆料中颗粒的粒径分布情况，图3为浆料在三段模拟生产的储存（低剪切速率：0.1s-1）、使用（高剪切速率：300s-1）和平流稳定（低剪切速率：0.1s-1）的测试程序下得到的结果曲线，因部分参数值较小，在X轴与Y轴上使用对数坐标处理。
通过以上结果分析，可以发现：
（1）同样模拟储存状态，正极浆料C因体系中的小尺寸颗粒的数量占比多，颗粒与颗粒之间的相互作用增强，起始黏度大;浆料A与B相比，其颗粒的粒度分级更多，即径距更宽，颗粒之间堆积效果更佳[4]，自由运动空间更大，宏观表现为样品更易流动，黏度越低，这样的情况在低剪切速率时的变化会表现地更加鲜明。
（2）在经过“使用”的高剪切速率破坏后，“平流稳定”过程中浆料时间依赖的流动行为差异便表现出来。因大颗粒的沉降速率较小颗粒快，浆料A、B会在更短的时间内黏度趋于稳定;而浆料C中小尺寸颗粒更强的相互作用，内部分子之间因物理团聚或静电吸引作用而的网状结构[5]更多，最终趋于稳定的耗时越长，黏度值越高。
根据极片生产的过程特点，要求浆料的黏度“多变可控”：在储存时拥有高粘度，减少颗粒沉降;在使用时要求浆料粘度低，确保更均匀地涂覆于集流体表面;在涂覆结束后的平流稳定过程中，又需要浆料尽快恢复稳定地高黏度，避免因平流过程出现拖尾现象或涂层下厚上薄的缺陷。
4 结论
本文通过模拟浆料在生产过程的储存、使用和平流稳定过程，发现颗粒分布对正极浆料（粘弹性流体）表现出来的时间依赖流动行为的影响主要有以下两点：
（1）浆料的起始黏度随着体系中小尺寸颗粒占比的升高而增大，随着颗粒粒度分级的增大而减小;
（2）体系中大尺寸颗粒占比多有助于浆料在经过高剪切速率破坏后黏度的快速稳定，但存在因颗粒沉降导致涂层不均的风险;小尺寸颗粒占比多有助于浆料结构恢复能力的提高，但稳定时间较长。
为确保生产制得的浆料满足期望的要求，把控浆料中不同尺寸颗粒的分布，对浆料质量初步判断，以便开展工艺调试。
参考文献
[1]顾培韵， 潘勤敏， 孙建中，等. 粘弹性流体流变特性的研究[J]. 浙江大学学报（自然科学版）， 1994（1）：88-93.
[2]胡圣飞，李慧，胡伟，等.触变性研究进展及应用综述[J].湖北工业大学学报，2012，27（2）：57-60.
[3]周大鹏， 许平华， 范宏. 玻纤增强酚醛树脂复合材料的粘弹性——材料储能模量模型的建立[J]. 材料科学与工程学报， 2008（06）：140-143.
[4]叶大年. 颗粒堆积问题[J]. 地质科技情报， 1988（04）：17-19.
[5]Gebhard S. 实用流变测量学[M].朱怀江译.（修订版），北京：石油工业出版社，2009.