提高合浆温度来提升正极浆料流变性能及固含量的可能性有多大？
首先，电极浆料可以认为是一种胶体悬浮液，同时受到两种力的作用，受到布朗(FB)或热运动的力。其次，粒子也会受到重力作用，即Fg。
初步计算表明，对于大多数溶剂中的大多数胶体粒子，布朗力占主导地位。然而，对于电极物质来说，情况并非如此。因为活性物质的密度，特别是阴极的密度，通常比介质(如NMP)大的多，除非持续搅拌，不然很容易发生沉降。根据方程(1)和(2)，降低沉降的主要方法有：
（1）选择与活性材料密度匹配的溶剂，使Fg趋于零;
（2）减小活性颗粒尺寸;
（3）增加固体含量，从而使介质致密;
（4）升高温度。
前两种方法会涉及到浆液成分的改变，这会影响电极性能；第三种方法将提高浆液的粘度，收缩了涂层窗口。第四种是本次讨论的方法，探究提高温度的可行性。
选用NMC532：C：PVDF=90:5:5，NMP作为溶剂，配置成浆料，分别测试在25℃，40℃，50℃，60℃和75℃下配置的浆料特性及电性能。
A
浆料性能测试
坡道流测试
随着温度的升高，聚合物的分段运动(表层塌滑)和粒子的动能都将增加。结果表明，在60℃时，前者效应占主导地位，由于粘结剂吸附在颗粒表面，颗粒间的键合增多，聚合物缠结形成。
如图所示，这些连接导致浆料在屈服应力之前，在剪切速率下具有略大的流动阻力。在75℃时，屈服应力的降低可以归因于粒子增强的动能，导致它们撕裂一些聚合物桥接。如果浆料中粒子浓度增大，粒子间的分离距离将变得非常小，而这种连通性很可能会实现。
随着屈服应力的确定，Herschel-Bulkley模型(式(3))可以量化浆料中的剪切变稀程度。
σ表示在给定剪切速率下测量的应力，σ表示屈服应力，K为黏度指标，γ表示剪切速率，n为无量纲流动指数。在建模中，只考虑剪切速率超过5 s−1时收集的数据，因为这是实际涂布操作的范围。K黏度指标确定了黏性贡献随剪切速率增加的尺度，对于具有等效流量指数值的流体，稠度指数将随粘度变化而变化。n流动指数描述了悬浮体的牛顿或非牛顿特性。可以看出，40℃和50℃样品的黏度指标最大，这是因为它们比25℃的料浆表现出更大的剪切稀化程度，比60℃的料浆更具粘性。75℃的浆料黏度指标明显较低，因为其表现出较小的剪切变稀和较低的粘度。
浆料n 均小于1，与图2所示的剪切变稀现象一致。由此可见，随着n趋于0，剪切变稀程度增强。在40℃至60℃之间的温度下，流量指数最低，这也印证了粘结剂连接快速消除的说法。在25℃和75℃的浆料中，由于粘结剂运动的缺乏和高能粒子的过度，没有那么多需要中断的连接，由此可见，它们的流动指数更高。
当剪切速率达到约500 s−1(称为高剪切粘度，或HSV)时，25℃浆体与其他浆体之间的粘度差距扩大，两者之间的百分比差异趋于平缓。因为涂层寻求达到更高的速度，相应的剪切速率也更高，将温度提高到75℃的好处得到了证明。另一个好处是在温度40℃和60℃之间的低剪切粘度(LSV)将增加。较高的LSV可以使涂层的边缘轮廓更清晰，这意味着在加工过程中会减少切割浪费。这些结果也表明可以提高浆料固含量，因为浆料的粘度的边际变化可以通过加热来平衡。固含量的提高可降低溶剂的加入，从而可以使用更短，更少的能量，更低的成本。
涂布湿膜烘干可以在不牺牲质量的情况下提高涂布速度，但考虑到整个电极制造过程，需要在干燥步骤上取得进展才能完全实现这一点。目前，蒸发阶段是电极制造中的限速阶段，一般持续1-2分钟。进一步缩短烘烤时间受到粘合剂和导电添加剂向涂层表面的迁移的限制，因为这种向上扩散在高温下发生得更快。然而，在较高的混合温度下，粘度较低，增加浆料的固含量是可行的。本质上，如果两种浆料具有相同的粘度，但其中一种浆料在在高温下具有更高的固含量，电极干燥时间将会大大缩短。因此，制造速度和生产能力将得到提高。
振荡剪切测试
为了进一步研究浆料桥接絮凝的性质，采用振荡剪切法对浆料的微观结构进行了研究。用振幅扫描来表征样品的LVR。LVR可以精确地确定聚合物网络开始破裂的位置，进而推断出初始结构的强度。在所有低应变试样中，储存模量(G’)均超过损失模量(G’’)，表现为弹性主导响应(图4a)。在2 ~ 6%的应变范围内，G’低于G’’，这意味着只需要诱导少量的应变就可以使浆料成为粘性为主的材料。图4b根据相角δ对数据进行重铸，根据下列公式计算。
G’随温度（温度提高到60℃）升高而升高；这表明浆料能够承受更多的应力，从而支持在更高的温度下形成更多聚合物桥的观点。在75℃时G’值略有下降，这表明一些桥梁可能由于异常高能的粒子而无法维持，这符合在75℃下屈服应力在下降的现象。同样，G’’会随着温度提高，但在60 ℃与75 ℃之间下降,这是因为高于PVDF玻璃化转变温度，玻璃化区域的能量耗散较少。从较低的相位角(与60℃浆体相比)可以看出，G’’的降低比75℃时更为明显。
LVR端点处的应变称为临界应变(γc)，由G '下降到其初始值的95%以下的点计算，有些研究选择G’到达的位置γc测定值为初始值的90%。一般来说，γc随温度的升高而降低。由于这些粒子在高温下能量更大，因此破坏软固体结构所需的张力更小。
采用的另一种振荡剪切过程是扫频。对于所有测试样品，在整个频率范围内，G ' >G '，意味着浆料更像固体而不是液体，在振幅上没有观察到溶胶-凝胶转变.在低频时，G '只随温度升高而升高。然而，当频率激增时，G '随频率的变化很大。这可以量化为:
α为常数，J为无因次凝胶参数。J的值接近于零表示结构更像固体。值得将扫频分为两个范围:低频(0.1≤ω≤1 rad s−1))和中高频(1 < ω≤100 rad s−1)。
在低频区，G '是ω (J = 0.188)在25℃时的一个弱相关函数，但实际上与ω无关，ω (J < 0.05)。这种平台行为是具有既定网络结构材料的典型表现。
在中高频范围内，G '的演化速率随温度下降(见表2)，因为运动很快，松弛是局部的，对结构不太敏感，这可以解释为什么G '的值似乎在高ω时收敛。扫频的另一个特点是G '在低频范围内随温度的增加而变得不稳定，这是粒子运动随温度增强的结果，如前所述，这也影响屈服应力在60℃至75℃之间时下降和G '保持平衡。
浆料的粘弹性也会对其加工性能产生影响。研究发现，适当的浆料弹性可以拓宽作业窗口，流体弹性可以根据中Weissenberg数(Wi)来计算：
其中λ为试样弛豫时间，Vsub为基体速度，h为涂层间隙。Wi为粘滞力与弹性力之比;在Wi = 0.1以下，流体被认为是低弹性的，因此可以稳定涂层的运行，而在该阈值以上，流体具有高弹性，导致最小厚度的增加。由于结构弛缓时间随温度的升高而减小，因此，在较高的温度下可以达到较高的涂层速度。
B
SEM扫描
涂层表面的显微镜图像显示，在两种混合条件下，活性材料团簇直径约为10 μm，被导电添加剂/粘合剂网络包围。活性材料间距相似，导电添加剂/粘结剂网络吸附在活性材料表面，从而为涂层提供机械强度，增强电子导电性。两种电极都具有较大的随机分布孔隙率，无明显差别。
C
电化学表征
两种方式在100循环内基本相等，粘合剂在充放电期间均能保持阴极的机械完整性。即当采用升温来加速生产并降低缺陷的可能性时，电化学性能不会受到损害(事实上，可能会略有改善，特别是当循环持续超过100次时)。
同样，在每个倍率下，两种方法容量保留没有明显的差异(见图7 b)。60℃下混合的浆液在每个倍率下的平均放电容量都略高，这可能是由于扣电池中电极之间活性物质含量的微小差异造成的。
综上，在温度高达60℃的情况下混合浆料不会对电化学性能产生负面影响，同时可以在电极干燥过程中实现更高的速率和更低的能耗。
参考文献
[1] Hawley W B , Li J . Beneficial rheological properties of lithium-ion battery cathode slurries from elevated mixing and coating temperatures[J]. Journal of Energy Storage, 2019, 26(Dec.):100994.1-100994.8.