锂离子电池已经成为现代社会的基础技术，为电动汽车、便携式电子设备以及各类储能系统提供动力。尽管电池材料本身不断进步，制造环节仍面临诸多关键难题，其中电极浆料的制备尤为重要。这类浆料是一种由活性材料、导电添加剂和粘结剂等组成的混合物，其结构和流变特性会直接影响电极的电导率、稳定性以及最终电池的整体性能。

传统上，对电极浆料的研究多在静态条件下进行，而实际生产中，浆料在混合和涂布时会经历强烈的剪切作用。在剪切力的影响下，炭黑等导电添加剂会发生重新分布和重构，改变内部导电网络的形态，从而影响电子在电极中的传输效率。这些在动态加工过程中的微观结构变化，往往难以通过常规表征手段准确捕捉。

为解决这一问题，日本东京理科大学（TUS）的研究团队将流变阻抗谱技术进一步拓展，用于在接近实际涂布的剪切条件下评估电极浆料的行为。这一技术由同一团队此前提出，将受控剪切变形与电化学阻抗谱（EIS）相结合，通过测量电信号在材料中的传输难易程度，实时追踪浆料在加工过程中的导电网络演变。

相关研究成果已于2026年4月30日在线发表，并将刊登在《电源学报》（Journal of Power Sources）第679卷（2026年7月1日）。该工作由东京理科大学理工学部纯粹与应用化学系副教授志田功（Isao Shitanda）领衔，团队成员包括硕士一年级学生关口太洋、澳大利亚迪肯大学的上田裕之，以及Anton Paar日本公司的山形义文和宫本圭介。

志田博士指出：“通过在接近电极涂布的剪切条件下原位评估浆料，我们可以把浆料在加工时的状态，与干燥后形成的导电网络结构以及最终电池性能联系起来。这样一来，就能在真正组装电池之前，筛选出更有前景的涂布条件。”由于该方法基于流变仪和电化学阻抗谱等成熟仪器，只需针对具体浆料配方进行适当校准，研究和工艺开发实验室就可以较快地引入和应用。

在本次研究中，团队选择了锂离子电池中广泛使用的磷酸铁锂（LiFePO4）正极浆料作为对象。实验中利用旋转流变仪施加与工业涂布相近的受控剪切力，同时通过EIS记录浆料的电学响应。实验装置在涂层厚度等方面高度模拟实际生产条件，例如采用约500微米的涂层厚度。

所用浆料由LiFePO4活性材料、乙炔黑导电添加剂以及溶剂中溶解的聚合物粘结剂构成。研究人员设置了从1.3到200 s⁻¹的一系列剪切速率，以对应不同的涂布速度。剪切测试完成后，浆料被干燥制成电极，再通过显微表征分析其微观结构，并组装成电池进行电化学性能测试。

结果表明，浆料的加工条件与电池性能之间存在显著关联。随着剪切速率的提高，浆料内部结构并非线性变化：在约1.3 s⁻¹的低剪切速率下，导电添加剂倾向于保持较大团聚体，导致导电通路不足，电连接性较差；在高达200 s⁻¹的极高剪切速率下，导电网络则被过度破碎，同样引起性能下降。而在约50 s⁻¹这一中等剪切速率附近，导电添加剂能够较为均匀地分散，同时保持良好的相互连接，形成更优的导电网络。

在这一“中间剪切”条件下制备的电极表现出更低的电阻、更优的充放电特性以及更好的循环稳定性。研究由此提出，在破碎颗粒团聚体与维持连续导电路径之间存在一个可优化的“甜点”区间。尽管这些结果展示了该方法在提升电极性能方面的潜力，但研究人员也强调，还需要在更多材料体系和不同电池结构中进一步验证其普适性。

“该方法每次测量所需浆料体积不足1毫升，单次测试时间约为五分钟，”志田博士补充道。

总体来看，这一技术方案具有多重优势：一是用可量化的直接测量替代了传统的试错式工艺优化，更高效地锁定适宜的浆料加工条件；二是能够从涂布过程中的浆料状态出发，预测干燥后电极的微观结构以及对应的电池性能。借助这一方法，有望加快新型电池体系的开发进程，减少材料和时间浪费，提升整体制造效率，以更好地应对对锂离子电池日益增长的市场需求。