一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法与流程

1.本发明涉及锂离子动力电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法。

背景技术：

2.锂离子电池具有高能量密度、高安全性等优点，是近年来新能源汽车产业链不可或缺的零部件，而制备出性能优异的锂电池成为锂电池行业人士的目标。在锂离子电池生产制造过程中，由于浆料的组成成分和体系复杂，浆料的稳定性和一致性对电池的性能有着非常大的影响，因此，制备稳定性高的电池浆料是锂离子电池制作中重要的一环，在制备高稳定性电池浆料过程中，电池浆料稳定性评价方法的先进性也尤为重要。
3.电池浆料主要由活性材料、导电剂、pvdf、溶剂等组成固液悬浮液体，pvdf包覆在活性材料、导电剂表面，形成以粘结剂为骨架的均匀浆料。但是在活性材料自身重力、pvdf凝胶、团聚等因素影响下，浆料会从上至下分层，导致浆料流动性变差、固含量不均，极大影响电池容量、寿命。因此，在生产高稳定性电池浆料过程中，需对电池浆料的稳定性及时、准确的进行表征，这对保证锂离子电池一致性至关重要。
4.目前对于浆料稳定性评价的研究较多，但暂无能实时、高效地对浆料稳定性能进行评价的方法。如申请公布号为cn109828000a、申请公布日为2019年05月31日的中国专利—“导电浆料稳定性检测方法及应用”，提出对浆料稳定性能进行评价的方法为：在密封容器的两端设置2个平行电极，经过一段时间沉降，对比不同时间的电阻率进行判断浆料稳定性。该方法需要通过一段时间沉降获取浆料不同时间段内的电阻率，不能实时地对浆料稳定性进行测定。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术需监控不同时间段内浆料的特征变化来进行稳定性表征的技术问题，本发明提供了一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法。本发明通过在同一时间获取浆料在其沉降方向上的连续电阻率的变化率来判断浆料的稳定性，提供了一种在同一时间内灵敏且高效地对浆料的特征变化进行测定来判断浆料稳定性的方法。
6.本发明的具体技术方案为：一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，包括：将置于储存容器中的浆料在沉降方向上分出连续体积相等的多个分层区域；在同一时间下，采用多个电极对所述分层区域的浆料进行连续电阻率变化率的测定。在储存容器中，浆料稳定性会存在活性材料自身重力、pvdf凝胶、团聚等因素的影响，稳定性较差的浆料会流动性变差、相同体积内固体含量不同，稳定性较差的浆料在同一时间不同位点的压力、重力、粘度、温度等也会差异较大，而这些会导致浆料在同一时间不同位点的电阻率不一样。因此，本发明通过对浆料相同区域面积的连续电阻率进行测定，来判断浆料的稳定性。连续电阻率变化率测定具体为：采用多个电极对置于储存容器中各分层区域的浆料进行体积电阻率的测试；得到各分层区域的体
积电阻率ρ1、ρ2、ρ3、
……
ρ
n-1
，计算其平均电阻率，计算最大电阻率或最小电阻率与平均电阻率的差值，取绝对值较大的差值与所述平均电阻率的比值为变化率，若-10％≤变化率≤10％，则判定为浆料稳定性良好，若变化率＞10％或＜-10％则判定为浆料稳定性差。
7.具体地，所述储存容器利用多个电极插入孔分为浆料沉降方向的体积相等的多个分层区域，所述电极插入孔数量为3～10个。
8.优选地，所述电极插入孔数量为4或5个。
9.优选地，所述电极插入孔之间的距离为1～8cm。进一步优选，所述电极插入孔之间的距离为1cm。
10.所述多个电极在测试时在浆料沉降方向的距离相等。
11.优选地，所述多个电极在测试时与浆料有着相同的接触面积。进一步地，所述多个电极在测试时在浆料沉降方向的投影形状优选为圆、椭圆、正方形、长方形中的一种。
12.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：(1)本发明将在浆料储存容器中，同一时间对浆料进行连续分层测试，对比不同区分层区域浆料的电阻率变化率判断其是否沉降，具有实时性。
13.(2)本发明不需要监控不同时间段浆料的电阻率，通过将浆料等体积连续分区域，将不同连续时间段表征浆料特性转化为同一时间连续多点表征浆料，大大缩短了判断浆料稳定性的用时，提高了评价效率。
14.(3)本发明采用测定连续电阻率的变化率的方法对浆料稳定性进行评价，相比于现有技术中测定压力、重力等，具有较高的灵敏度。
附图说明
15.图1是一种测试装置结构示意图。
16.附图标记为：储存容器1、浆料2、电极3、电极插入孔4。
具体实施方式
17.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
18.实施例1测试条件的准备：如图1所示，将置于储存容器1中的浆料在沉降方向上分出体积相等的多个分层区域；所述储存容器1利用5个电极3分出浆料沉降方向的体积相等的4个分层测试区域，所述电极插入孔4之间的距离为1cm。5个电极3在测试时在浆料沉降方向的距离相等，且与浆料有着相同的接触面积，在浆料沉降方向的投影形状为椭圆。
19.测试对象的准备：将活性材料、导电剂与粘结剂三种材料分别按92:5:3、93:5:2与94:5:1的比例进行混合，各搅拌6h，充分搅拌后得到浆料悬浮液s1、s2、s3，放入储存容器中统一存储2h后，如图1所示，用5个电极分4层测试不同层间的电阻率。
20.评价方法：得到各分层区域的体积电阻率ρ1、ρ2、ρ3、ρ4，计算其平均电阻率，计算最大电阻率或最小电阻率与平均电阻率的差值，取绝对值较大的差值与所述平均电阻率的比值为变化率，若-10％≤变化率≤10％，，则判定为浆料稳定性良好，若变化率＞10％或＜-10％，则判定为浆料稳定性差。
21.测试结果：测试数据如表1所示。
22.表1电阻率ω*cmρ1ρ2ρ3ρ4平均值变化率判定浆料s10.940.950.920.940.94-1.9％良好浆料s21.070.970.930.930.989.7％良好浆料s31.231.181.010.951.0912.6％差测试结果说明，活性材料、导电剂与粘结剂按94:5:1比例混合得到的浆料稳定性差。
23.实施例2测试条件的准备：如图1所示，将置于储存容器1中的浆料在沉降方向上分出体积相等的多个分层区域；所述储存容器1利用6个电极插入孔4分出浆料沉降方向的体积相等的5个分层区域，所述电极插入孔之间的距离为0.9cm。6个电极3在测试时在浆料沉降方向的距离相等，且与浆料有着相同的接触面积，在浆料沉降方向的投影形状为椭圆。
24.测试对象的准备：将活性材料、导电剂与粘结剂三种材料分别按92:5:3、93:5:2与94:5:1的比例进行混合，各搅拌6h，充分搅拌后得到浆料悬浮液s4、s5、s6，放入储存容器中统一存储1.8h后，如图1所示，用5个电极分4层测试不同层间的电阻率。
25.评价方法：得到各分层区域的体积电阻率ρ1、ρ2、ρ3、ρ4，计算其平均电阻率，计算最大电阻率或最小电阻率与平均电阻率的差值，取绝对值较大的差值与所述平均电阻率的比值为变化率，若-10％≤变化率≤10％，，则判定为浆料稳定性良好，若变化率＞10％或＜-10％，则判定为浆料稳定性差。
26.测试结果：测试数据如表2所示。
27.表2电阻率ω*cmρ1ρ2ρ3ρ4平均值变化率判定浆料s40.720.720.710.690.711.41％良好浆料s51.020.980.920.860.957.94％良好浆料s61.141.081.000.861.0211.76％差测试结果说明，活性材料、导电剂与粘结剂按94:5:1比例混合得到的浆料稳定性差。
28.实施例3测试条件的准备：如图1所示，将置于储存容器1中的浆料在沉降方向上分为体积相等的多个分层区域；所述储存容器1利用5个电极插入孔4分为浆料沉降方向的体积相等的4个分层区域，所述电极插入孔之间的距离为1cm。5个电极3在测试时在浆料沉降方向的距离相等，且与浆料有着相同的接触面积，在浆料沉降方向的投影形状为圆。
29.测试对象的准备：将活性材料、导电剂与粘结剂三种材料分别按92:5:4、93:5:2与94:5:1的比例进行混合，各搅拌6h，充分搅拌后得到浆料悬浮液s7、s8、s9，放入储存容器中统一存储4h后，如图1所示，用5个电极分4层测试不同层间的电阻率。
30.评价方法：得到各分层区域的体积电阻率ρ1、ρ2、ρ3、ρ4，计算其平均电阻率，计算最大电阻率或最小电阻率与平均电阻率的差值，取绝对值较大的差值与所述平均电阻率的比值为变化率，若-10％≤变化率≤10％，，则判定为浆料稳定性良好，若变化率＞10％或＜-10％，则判定为浆料稳定性差。
31.测试结果：测试数据如表3所示。
32.表3电阻率ω*cmρ1ρ2ρ3ρ4平均值变化率判定浆料s71.010.980.980.950.983.06％良好浆料s81.161.101.020.951.069.69％良好浆料s91.341.241.151.081.2011.43％差测试结果说明，活性材料、导电剂与粘结剂按94:5:1比例混合得到的浆料稳定性差。
33.本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：包括：将置于储存容器中的浆料在沉降方向上分出连续体积相等的多个分层区域；在同一时间下，采用多个电极对所述分层区域的浆料进行连续电阻率的变化率的测定。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述连续电阻率变化率的测定方法为：采用多个电极对各分层区域的体积电阻率ρ1、ρ2、ρ3、
……
ρ
n-1
进行测试，计算其平均电阻率，计算最大电阻率或最小电阻率与平均电阻率的差值，取绝对值较大的差值与所述平均电阻率的比值为变化率，若-10%≤变化率≤10%，则判定为浆料稳定性良好，若变化率＞10%或＜-10%则判定为浆料稳定性差。3.如权利要求1所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述储存容器利用多个电极插入孔分为浆料沉降方向的体积相等的多个分层区域。4.如权利要求2所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述电极插入孔数量为3~10个。5.如权利要求4所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述电极插入孔数量为4或5个。6.如权利要求3所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述电极插入孔之间的距离为1~8 cm。7.如权利要求6所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述相邻电极插入孔之间的距离为1 cm。8.如权利要求1所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述多个电极在测试时在浆料沉降方向的距离相等。9.如权利要求1所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述多个电极在测试时与浆料有着相同的接触面积。10.如权利要求1所述的一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法，其特征在于：所述多个电极在测试时在浆料沉降方向的投影形状为圆、椭圆、正方形、长方形中的一种。

技术总结

本发明涉及锂离子动力电池技术领域，本发明公开了一种锂离子电池浆料稳定性的评价方法。浆料会由于活性材料自身重力、PVDF凝胶、团聚等因素的影响，导致在储存容器中不同位置、相同体积内固体含量不同以及流动性存在差异。本发明将置于储存容器中的浆料在沉降方向上分出体积相等的多个分层区域，在同一时间下，采用多个电极对所述连续分层区域的浆料进行电阻率变化率的测定，具有实时性。同一时间连续多点表征浆料，大大缩短了判断浆料稳定性的用时，提高了评价效率。同时，采集电阻率数据，相比于传统采集质量、压力等数据进行稳定性的评价，具有较高的灵敏度。具有较高的灵敏度。