盖世汽车讯 为电动汽车、便携式电子产品和储能系统提供动力的锂离子电池是现代生活不可或缺的一部分。尽管电池材料取得了重大进展，但在制造过程中仍然存在诸多挑战，尤其是在电极浆料的制备方面。电极浆料是直接影响电池导电性、稳定性以及整体性能的混合物。

研究电极浆料十分困难，因为大多数技术都是在静态条件下进行检测，而实际生产过程中，混合和涂覆过程会产生强大的剪切力。在剪切作用下，导电添加剂（例如炭黑）会发生重排，从而改变控制电子在电极中移动难易程度的内部网络。这些影响难以用传统方法捕捉。

据外媒报道，日本东京理科大学（Tokyo University of Science，TUS）的研究人员应用并扩展了其此前开发的流变阻抗谱技术，用于评估涂层剪切条件下的电极浆料。该技术将可控剪切变形与电化学阻抗谱（EIS）相结合，后者用于测量电信号在材料中的传输难易程度。这使得研究人员能够观察复杂电池浆料在加工过程中内部导电网络的演变。

图片来源：东京理科大学

该研究由TUS理工学部纯粹与应用化学系副教授Isao Shitanda领导。相关研究成果于2026年4月30日在线发布，并将于2026年7月1日发表于期刊《Journal of Power Source》。

该方法能够利用少量样品快速识别最佳条件，减少试错，加速研发，并最大限度地减少浪费，从而实现更高效、更可持续的电池生产。

Shitanda博士表示：“通过模拟接近电极涂覆过程中的剪切条件，并对浆料进行原位评估，我们可以将浆料状态与干燥后形成的导电网络以及电池性能联系起来。这使得在组装电池之前确定有前景的涂覆条件成为可能。”由于该方法基于流变学和EIS等成熟技术，因此在针对特定浆料配方进行校准后，即可在研发实验室中相对快速地应用。

研究人员将此方法应用于广泛用于锂离子电池的磷酸铁锂（LiFePO4）阴极浆料。通过使用旋转流变仪施加类似于工业涂覆过程中所受剪切力的可控剪切力。同时，研究人员利用EIS测量浆料的电响应。实验装置高度模拟了实际生产条件，包括500微米的涂层厚度。

该浆料由活性材料LiFePO4、导电添加剂乙炔黑和溶解于溶剂中的聚合物粘合剂组成。研究团队测试了1.3至200s⁻¹范围内的剪切速率，以仿真不同的涂覆速度。剪切测试后，将浆料干燥并制成电极，然后使用显微镜技术进行分析，并组装成电池进行性能测试。

研究结果表明，浆料的加工方式与电池性能之间存在着明显的关联。随着剪切速率的增加，浆料的内部结构呈现非线性变化。在约1.3s⁻¹的低剪切速率下，导电添加剂仍保持团聚状态，导致导电性较差。在高达200s⁻¹的极高剪切速率下，导电网络过度分散，降低了电池性能。然而，在约50s⁻¹的中等剪切速率下，添加剂均匀分布并保持良好的连接，从而形成最佳的导电网络。

在这些条件下制备的电极具有出更低的电阻、更优异的充放电性能和更好的循环稳定性。这表明，在加工条件方面存在一个最佳的“平衡点”，既能有效分散颗粒团簇，又能保持导电通路畅通。虽然这些发现凸显了该方法在提升电极性能方面的潜力，但仍需在不同的材料体系和电池设计中进行进一步验证，以确认其更广泛的适用性。

Shitanda博士说道：“这种方法仅需不到一毫升的浆料即可确定理想的涂覆条件，每次测量大约只需五分钟。”

该方法具有诸多优势：首先，它以直接测量取代了反复试验的方法，从而确定最佳的浆料加工条件。其次，它能够直接从涂覆过程中的浆料状态预测电极结构和电池性能。随着市场对锂离子电池需求的持续增长，该方法有望加速电池研发，减少浪费，并提高整体制造效率。