CN107727536A - 锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,包括如下步骤:提供电池浆料和挤出膨胀比检测仪器;其中,电池浆料包括等量的第一电池浆料和第二电池浆料,挤出膨胀比检测仪器包括第一料槽和斜板,斜板的顶面设置有相互垂直的第一流道和第二流道,第一料槽与斜板的连接处设置有出料孔;将第一电池浆料和第二电池浆料分别加入第一料槽内,然后经出料孔流出沿第一流道往下流至第一流道和第二流道的交叉口处时,部分第一电池浆料和部分第二电池浆料横向沿第二流道流动形成相应的第一横向流动长度和第二横向流动长度;根据该两个长度的对比,检测电池浆料的挤出膨胀比的变化。该挤出膨胀比测试方法准确、简易、成本低廉,可指导挤压涂布工艺。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,更具体地说,是涉及一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法。
背景技术
现有技术对锂离子电池浆料的评价标准主要包括粘度、颗粒度、固含量、出料温度等,这些评价指标能较好的反映出浆料分散效果、流动性等各项性能。随着人们对正负极片敷料量一致性要求越来越高,且目前极片涂布生产以挤压涂布为主,为保障敷料量稳定性,降低挤压涂布机操作难度,因此对浆料流变一致性的要求也随之提高。但单纯的测量浆料的以上各项评价指标并不能完全反映出浆料流变性,检测手段存在缺陷,另外由于正极浆料作为非牛顿流体具有Buras效应、入口收敛流动、不稳定流动等特性,造成不同浆料在挤压涂布机机头内流场有着明显的区别,这也就导致了极片敷料量的波动,严重的会影响电池使用性能甚至安全性能。比如,当正极浆料挤出胀大比过大时,浆料横向流动性趋势增加,会使挤压涂布机模头左右两侧涂布压力增大,对应区域敷料量明显高于其他部位;反之,当正极浆料挤出膨胀比过小,会造成极片左右两侧敷料量低于其他部位。因此,当多种流动性不同的浆料在同一台挤压涂布设备时,若保证横向敷料量的均匀性,需对涂布机各项参数进行大幅度调整,这样就会对生产操作员操作水平提出极高要求,并严重浪费工时、增加报废率。
现有电池浆料质量检测手段与仪器具有如下缺点:(1)不能很好的反映浆料的流变性;不能有效指导浆料搅拌工艺优化;(2)由于浆料流动性能尤其是出口膨胀性能的差异,造成挤压涂布生产极片横向敷料量变化大,影响电池使用甚至安全性能,造成大量报废;(3)传统测量挤出膨胀的仪器价格昂贵,操作步骤繁琐,不适合工业生产使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,旨在解决现有电池浆料挤出膨胀比检测繁琐、检测成本高的技术问题。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明提供一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,包括如下步骤:
提供电池浆料和挤出膨胀比检测仪器;其中,所述电池浆料包括等量的第一电池浆料和第二电池浆料,所述挤出膨胀比检测仪器包括第一料槽和斜板,所述斜板的顶面设置有相互垂直的第一流道和第二流道,且所述斜板的上端与所述第一料槽的槽底面相连;所述第一料槽与所述斜板的连接处设置有出料孔,所述第一料槽通过所述出料孔与所述第一流道相连通;
将所述第一电池浆料和所述第二电池浆料分别加入所述第一料槽内,然后经所述出料孔流出沿所述第一流道往下流至所述第一流道和所述第二流道的交叉口处时,部分所述第一电池浆料和部分所述第二电池浆料横向沿所述第二流道流动形成相应的第一横向流动长度和第二横向流动长度;
根据所述第一横向流动长度和所述第二横向流动长度的对比,检测所述电池浆料的挤出膨胀比的变化。
本发明提供锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,先根据流变学本构方程和独特的流道设计形成本发明特有的挤出膨胀比检测仪器,再用该挤出膨胀比检测仪器检测电池浆料挤出膨胀比变化:电池浆料在仪器上的流道中缓慢流动时,只需根据流体的流动变化,间接测量并比较出等量的电池浆料挤出膨胀比变化,从而指导挤压涂布生产和合浆工艺一致性的改善;同时,该锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法降低测量挤出膨胀比的成本,方便操作员进行作业,是一种准确、简易、成本低廉的挤出膨胀比测试手段。使用该方法可测定电池浆料挤出膨胀性能,指导挤压涂布机设备参数变更,提高极片敷料均匀性,减少品质异常,降低报废率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测仪器的结构示意图;
其中,图中各附图标记:
1:第一料槽;
2:斜板;
21:第一流道;
22:第二流道;
23:第一凹槽;
24:第二凹槽;
25:第三凹槽;
3:出料孔;
4:第二料槽。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
结合图1的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测仪器的结构示意图,对本发明实施例提供的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法进行说明,该检测方法包括如下步骤:
S01:提供电池浆料和挤出膨胀比检测仪器;其中,电池浆料包括等量的第一电池浆料和第二电池浆料,挤出膨胀比检测仪器包括第一料槽1和斜板2,斜板2的顶面设置有相互垂直的第一流道21和第二流道22,且斜板2的上端与第一料槽1的槽底面相连;第一料槽1与斜板2的连接处设置有出料孔3,第一料槽1通过出料孔3与第一流道21相连通;
S02:将上述第一电池浆料和第二电池浆料分别加入第一料槽1内,然后经出料孔3流出沿第一流道21往下流至第一流道21和第二流道22的交叉口处时,部分第一电池浆料和所述第二电池浆料横向沿第二流道22流动形成相应的第一横向流动长度m1和第二横向流动长度m2;
S03:根据上述第一横向流动长度m1和第二横向流动长度m2的对比,检测电池浆料的挤出膨胀比的变化。
本发明实施例的上述锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,先根据流变学本构方程和独特的流道设计形成本发明特有的挤出膨胀比检测仪器,再用该挤出膨胀比检测仪器检测电池浆料挤出膨胀比变化:电池浆料在仪器上的流道中缓慢流动时,只需根据流体的流动变化,间接测量并比较出等量的电池浆料挤出膨胀比变化,从而指导挤压涂布生产和合浆工艺一致性的改善;同时,该锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法降低测量挤出膨胀比的成本,方便操作员进行作业,是一种准确、简易、成本低廉的挤出膨胀比测试手段。使用该方法可测定电池浆料挤出膨胀性能,指导挤压涂布机设备参数变更,提高极片敷料均匀性,减少品质异常,降低报废率。
本发明先通过非牛顿流体的流动特性方程推倒计算出与挤出膨胀比相对应的一个数值:Gao=m/L。推倒过程如下:
流动特性方程(公式I):
上述方程中:为横向平均流速,η为流体粘度,BF为挤出膨胀比,FP为料槽形状因子,w纵向流道槽宽度,P0代表横向入口压力。
进一步推倒为:
另外有公式II:
其中:L代表图式中纵向流道长度,代表纵向流动速度(常数),t代表纵向流动时间。
将上述公式I和公式II二进一步推倒得:
N为常数。
因此,定义Gao=m/L,这样可间接比较不同浆料的挤出膨胀比:Gao越大表示挤出膨胀比越大。从而,横向流动宽度m可直观的判断挤出膨胀比,m值越大表明挤出膨胀比越大。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,斜板2的顶面位于第一流道21的下端位置设置有第一凹槽23,根据电池浆料沿第一流道流至第一凹槽内所形成的流动轮廓,可进一步验证电池浆料的挤出膨胀比变化。电池浆料在整个流动过程中,会在第一凹槽23内留下明显的流动轮廓,可根据第一电池浆料和第二电池浆料在该第一凹槽23内的流动轮廓宽度变化趋势及轮廓最宽点距浆料出口点的距离变化,对电池浆料挤出膨胀比进行分析进一步验证,该距离越大,挤出膨胀比越大;电池浆料在第一凹槽23内的轮廓形态形成过程可利用普通照相机或录像机记录。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,斜板2的顶面位于第二流道22的下游位置设置有用于防止第二流道22内的电池浆料溢出的第二凹槽24和第三凹槽25,第二凹槽24和第三凹槽25分别位于第一流道21的两侧。第二凹槽24和第三凹槽25可以防止第二流道22内的电池浆料过多时浆料侧溢,保护环境卫生。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,电池浆料加入第一料槽1前,先用橡胶塞堵住出料孔3;待电池浆料加入第一料槽内1后,再拔出橡胶塞使电池浆料从出料孔3流出。出料孔3为圆形孔,用圆形的橡胶塞堵住该出料孔3,将等量的电池浆料先后注入第一料槽1内,拔出橡胶塞,使得电池浆料顺流道缓慢流下,当浆料流至第一流道21与第一凹槽23连接处时,记录第二流道22的横向流动长度m1和m2,如此就能保证粘度相近的等量电池浆料向下流动通过流道时流动速度相近,减少浆料流量和流速差异对测量结果的干扰,检测更加精准。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,斜板2的下端连接有用于存储从第一流道21流出的电池浆料的第二料槽4。最终检测后的电池浆料用第二料槽4存储,可防止电池浆料溢出污染测试环境的卫生。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,电池浆料为正极浆料或负极浆料。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,斜板2与水平面上的夹角范围为30-45度。如此设计,电池浆料可更好地在第一流道21上流动。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,第一流道21和第二流道22均为矩形流道。优选实施例中,第一流道21的长度为55-60mm,宽度为3mm;第二流道22的长度为45-50mm,宽度为0.6mm。另外,第一流道21的长径比可仿照挤压涂布机头供料管道长径比设定,可减少流动过程松弛程度不同对测量结果的影响,保证了测量结果的可信度。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,第一料槽1和第二料槽4的横侧面均为正方形。在一优选实施例中,第一料槽1和第二料槽4横侧面边长为45-55mm;第一料槽1和第二料槽4的深度可为50mm左右。如此设计,方便测量。
进一步地,在本发明实施例的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法中,挤出膨胀比检测仪器为不锈钢检测仪器。不锈钢耐酸,使用长久。
本发明先后进行过多次试验,现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述,下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测仪器,包括用于存储电池浆料的第一料槽1和使电池浆料因重力作用而向下流动的斜板2,该斜板2的顶面设置有相互垂直的第一流道21和第二流道22,斜板2的顶面位于第一流道21的下端位置设置有用于模拟电池浆料进入摸头时的流动形态的第一凹槽23;斜板2的顶面位于第二流道22的下游位置设置有用于防止第二流道22内的电池浆料溢出的第二凹槽24和第三凹槽25;第二凹槽24和第三凹槽25分别位于第一流道21的两侧;
且斜板2的上端与第一料槽1的槽底面相连,第一料槽1与斜板2的连接处设置有出料孔3,第一料槽1通过出料孔3与第一流道11相连通;斜板2的下端连接有用于存储从第一流道21流出的电池浆料的第二料槽4。
实施例2
一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,包括如下步骤:
S21:提供电池浆料和实施例1的挤出膨胀比检测仪器;其中,电池浆料包括等量体积的第一电池浆料和第二电池浆料。
S22:先用橡胶塞堵住挤出膨胀比检测仪器中的出料孔3,将上述第一电池浆料加入第一料槽1内后拔出橡胶塞,使第一电池浆料经出料孔3流出沿第一流道21往下流至第一流道21和第二流道22的交叉口处时,部分第一电池浆料横向沿第二流道22流动形成相应的第一横向流动长度m1;然后将第二电池浆料也经过重复此过程,形成相应的第二横向流动长度m2。
S23:根据上述第一横向流动长度m1和第二横向流动长度m2的对比,检测电池浆料的挤出膨胀比的变化。
在该实施例2中,使用等量体积的第一电池浆料和第二电池浆料进行检测,最后得:
第一电池浆料:m1=30mm,L=80mm,Gao1=0.375;
第二电池浆料:m2=20mm,L=80mm,Gao2=0.25。
结果显示:Gao1>Gao2,即反应第一电池浆料挤出膨胀比比第二电池浆料的挤出膨胀比要大,因此,可进一步指导挤压涂布机设备参数变更,对合浆工艺一致性进行改善,使第一电池浆料和第二电池浆料的挤出膨胀比尽可能相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供电池浆料和挤出膨胀比检测仪器;其中,所述电池浆料包括等量的第一电池浆料和第二电池浆料,所述挤出膨胀比检测仪器包括第一料槽和斜板,所述斜板的顶面设置有相互垂直的第一流道和第二流道,且所述斜板的上端与所述第一料槽的槽底面相连;所述第一料槽与所述斜板的连接处设置有出料孔,所述第一料槽通过所述出料孔与所述第一流道相连通;
将所述第一电池浆料和所述第二电池浆料分别加入所述第一料槽内,然后经所述出料孔流出沿所述第一流道往下流至所述第一流道和所述第二流道的交叉口处时,部分所述第一电池浆料和部分所述第二电池浆料横向沿所述第二流道流动形成相应的第一横向流动长度和第二横向流动长度;
根据所述第一横向流动长度和所述第二横向流动长度的对比,检测所述电池浆料的挤出膨胀比的变化。
2.如权利要求1所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述斜板的顶面位于所述第一流道的下端位置设置有第一凹槽,根据所述电池浆料沿所述第一流道流至第一凹槽内所形成的流动轮廓,进一步验证所述电池浆料的挤出膨胀比变化。
3.如权利要求1所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述斜板的顶面位于所述第二流道的下游位置设置有用于防止所述第二流道内的电池浆料溢出的第二凹槽和第三凹槽,所述第二凹槽和所述第三凹槽分别位于所述第一流道的两侧。
4.如权利要求1所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述电池浆料加入所述第一料槽前,先用橡胶塞堵住所述出料孔;待所述电池浆料加入所述第一料槽内后,再拔出所述橡胶塞使所述电池浆料从所述出料孔流出。
5.如权利要求1所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述斜板的下端连接有用于存储从所述第一流道流出的电池浆料的第二料槽。
6.如权利要求5项所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测仪器,其特征在于,所述电池浆料为正极浆料或负极浆料。
7.如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述斜板与水平面上的夹角范围为30-45度。
8.如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述第一流道和所述第二流道均为矩形流道。
9.如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述第一流道的长度为55-60mm,且所述第一流道的宽度为3mm;所述第二流道的长度为45-50mm,且所述第二流道的宽度为0.6mm。
10.如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池浆料挤出膨胀比检测方法,其特征在于,所述挤出膨胀比检测仪器为不锈钢检测仪器。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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