CN109100252A - 可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备及方法，该设备包括：真空泵、高低温箱、电解液容器、电子秤、PLC、电磁阀、可旋转托盘；所述高低温箱上设有真空泵和观测窗；其内上方放置有电解液容器，及称量电解液容器总重量的电子秤，该电解液容器底部设有由电磁阀控制的出液口，所述电磁阀经PLC控制开启与关闭；所述可旋转托盘设置在出液口下方，其上用于放置待测试样品及高敏PH试纸。本发明技术可以测出极片或隔膜单位体积的吸液量，结果更加准确，可以直接量化极片或隔膜的吸液能力；利用真空将极片或隔膜内部的空气抽走，可以在短时间内就测出所需数据。最后该设备利用了高敏PH试纸来观测，操作简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备及方法。
背景技术
现有的锂离子电池中极片、隔膜吸液性能检测，大多采用粗略的测试方式，目前常用的隔膜吸液率的测试方法为称重法，即通过极片、隔膜吸液前后重量的变化来计算极片、隔膜的吸液率。由于吸液后的极片、隔膜质量称重的误差较大，导致测试结果再现性和准确性较差，测试者的主观性对测试结果影响较大。另外，为了精确测量，现有也有采用负责高端设备，成本高，不适宜批量推广。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备及方法。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，包括：真空泵、高低温箱、电解液容器、电子秤、PLC、电磁阀、可旋转托盘；所述高低温箱上设有真空泵和观测窗；其内上方放置有电解液容器，及称量电解液容器总重量的电子秤，该电解液容器底部设有由电磁阀控制的出液口，所述电磁阀经PLC控制开启与关闭；所述可旋转托盘设置在出液口下方，其上用于放置待测试样品及高敏PH试纸。
优选地，所述出液口位于所述可旋转托盘中心正上方。
优选地，所述可旋转托盘还设有固定待测试样品的结构。
优选地，所述可旋转托盘设为圆形托盘。
本发明还提供一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的方法，包括如下步骤：
(1)首先在测试前，利用高敏PH试纸去测量测试使用的电解液的PH值，选择最合适的高敏PH试纸；
(2)将电解液容器中倒入一定量的电解液，取一定体积V的圆形极片(极片的V为所涂覆料的体积)或隔膜放置在可旋转托盘的中心位置并固定好，同时在圆形极片或隔膜的边缘紧密的贴放高敏PH试纸；
(3)PLC设置电磁阀恒定的电解液流速，电子秤记录测试刚开始时的盛电解液的电解液容器总质量M1；
(4)关闭箱门，打开真空泵、调好实验所需温度，打开可旋转托盘，可旋转托盘在极片吸收电解液时会一直匀速旋转；
(5)打开电磁阀让电解液均匀流下，随着电解液的流下，极片或隔膜会慢慢吸收电解液，此时测试人员在观测窗中观察PH试纸是否变色，当看到PH试纸变色时立马关闭电磁阀，记录此时的电解液容器的总质量M2，便得到电解液的流出量ΔM＝M1-M2，最后除以待测量极片或者隔膜的体积V就可以算出该温度下单位体积内极片或隔膜的吸液量为(M1-M2)/V。
优选地，所述恒定的电解液流速为0.1～1ml/min。
优选地，步骤(4)中真空泵抽真空的真空度为-80～-100KPa。
优选地，步骤(4)中可旋转托盘转速为8～20rpm。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
相比于已有技术利用接触角测试仪和极片吸收电解液时的毛细管原理来查看电解液的吸收快慢，该技术可以测出极片或隔膜单位体积的吸液量，结果更加准确，可以直接量化极片或隔膜的吸液能力，数据可以指导电芯设计从而直接服务于电芯生产。同时目前已有的测试极片或隔膜吸液能力的设备和方法，没有提前利用真空将极片或隔膜内部的空气抽走，导致测试时极片或隔膜吸液缓慢，而本设备在测试时可以在短时间内就测出所需数据。最后该设备利用了高敏PH试纸来观测，操作简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明测试设备结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参考图1所示，本发明实施例提供一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，包括：真空泵1、高低温箱2、电解液容器3、电子秤4、PLC 5、电磁阀6、可旋转托盘9；所述高低温箱2上设有真空泵1和观测窗10；其内上方放置有电解液溶器3，及称量电解液容器总重量的电子秤4，该电解液容器3底部设有由电磁阀6控制的出液口，所述电磁阀6经PLC5控制开启与关闭；所述可旋转托盘9设置在出液口下方，其上用于放置待测试样品8及高敏PH试纸7。
其中，所述出液口位于所述可旋转托盘9中心正上方；所述可旋转托盘9设为圆形托盘，所述可旋转托盘9还设有固定待测试样品的结构。
上述设备的测量方法如下：
首先在测试前，利用高敏PH试纸7去测量测试使用的电解液的PH值，选择最合适的高敏PH试纸7。将电解液容器3中倒入一定量的电解液，取一定体积V的圆形极片(极片的V为所涂覆料的体积)或隔膜(样品8)放置在可旋转托盘9的中心位置(所测样品8的圆心和可旋转托盘9的圆心重叠)并固定好，同时在圆形极片的边缘紧密的贴放高敏PH试纸7，PLC 5设置电磁阀6恒定的电解液流速(流速一般为0.1～1ml/min)，电子秤4记录测试刚开始时的盛电解液的电解液容器3总质量M1。调整好极片的放置位置同时记录容器的重量后，关闭箱门，打开真空泵1(真空度一般为-80～-100KPa)、调好实验所需温度。打开可旋转托盘9(托盘速度一般为8～20rpm)，可旋转托盘9在极片吸收电解液时会一直匀速旋转，匀速旋转可以使得电解液在极片或隔膜的表面均匀的呈圆形被吸收。最后打开电磁阀6让电解液均匀流下，随着电解液的流下，极片或隔膜会慢慢吸收电解液，此时测试人员在观测窗10中观察PH试纸是否变色，当看到PH试纸变色时立马关闭电磁阀6，记录此时的电解液容器的总质量M2，便得到电解液的流出量ΔM＝M1-M2。最后除以待测量极片或者隔膜的体积V就可以算出该温度下单位体积内极片或隔膜的吸液量为(M1-M2)/V。
实施例1
(1)取一半径R为50mm，单面涂覆料厚为0.150mm(单面涂覆料体积为V)的负极辊压后极片A1、A2。取出需使用的电解液，用高敏PH试纸测试其PH范围，选择合适的高敏PH试纸。在PLC中设置好电磁阀中电解液的流速——0.2ml/min，将电解液注入容器中，此时电磁阀为关闭状态；将负极片A1固定在可旋转托盘上，将选定好的高敏PH试纸与极片的边缘紧密相连，并固定好；记录此时电子秤的重量M1。关闭高低温真空箱箱门，设置箱内所需温度25℃，抽真空至-90KPa，真空状态停留20min(将极片内部空气抽走)。打开可旋转托盘让其旋转，转速为10rpm；打开电磁阀让电解液按流速流下，记录此时时间T1，在观察窗中观察高敏PH试纸是否变色，当PH试纸出现变色时，关闭电磁阀，同时记录此时的电子秤重量M2，时间T2。开始滴液到关闭电磁阀的时间即为负极片A1单面完全浸润电解液的时间T2-T1，负极片涂覆料单位体积内吸收电解液的量即为(M1-M2)/V。按以上操作对A2进行电解液吸收的评估。如下表1可见，可以很明显的看出A1的吸电解液能力要大于A2。
表1
实施例2
(1)取一半径R为50mm，单面涂覆料厚度为0.22mm(单面涂覆料体积为V)的正极辊压后极片B1、B2。取出需使用的电解液，用高敏PH试纸测试其PH范围，选择合适的高敏PH试纸。在PLC中设置好电磁阀中电解液的流速——0.2ml/min，将电解液注入容器中，此时电磁阀为关闭状态；将正极B1固定在可旋转托盘上，将选定好的高敏PH试纸与极片的边缘紧密相连，并固定好；记录此时电子秤的重量M1。关闭高低温真空箱箱门，设置箱内所需温度25℃，抽真空至-90KPa，真空状态停留20min(将隔膜内部空气抽走)。打开可旋转托盘让其旋转，转速为10rpm；打开电磁阀让电解液按流速流下，记录此时时间T1，在观察窗中观察高敏PH试纸是否变色，当PH试纸出现变色时，关闭电磁阀，同时记录此时的电子秤重量M2，时间T2。开始滴液到关闭电磁阀的时间即为正极B1完全浸润电解液的时间T2-T1，正极涂覆料单位体积内吸收电解液的量即为(M1-M2)/V。按以上操作对B2进行电解液吸收的评估。如下表2可见为各个正极的实验数据，明显可见B1吸液能力大于B2。
表2
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，其特征在于，包括：真空泵、高低温箱、电解液容器、电子秤、PLC、电磁阀、可旋转托盘；所述高低温箱上设有真空泵和观测窗；其内上方放置有电解液容器，及称量电解液容器总重量的电子秤，该电解液容器底部设有由电磁阀控制的出液口，所述电磁阀经PLC控制开启与关闭；所述可旋转托盘设置在出液口下方，其上用于放置待测试样品及高敏PH试纸。
2.根据权利要求1所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，其特征在于，所述出液口位于所述可旋转托盘中心正上方。
3.根据权利要求1所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，其特征在于，所述可旋转托盘还设有固定待测试样品的结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的设备，其特征在于，所述可旋转托盘设为圆形托盘。
5.一种可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先在测试前，利用高敏PH试纸去测量测试使用的电解液的PH值，选择最合适的高敏PH试纸；
(2)将电解液容器中倒入一定量的电解液，取一定体积V的圆形极片(极片的V为所涂覆料的体积)或隔膜放置在可旋转托盘的中心位置并固定好，同时在圆形极片或隔膜的边缘紧密的贴放高敏PH试纸；
(3)PLC设置电磁阀恒定的电解液流速，电子秤记录测试刚开始时的盛电解液的电解液容器总质量M1；
(4)关闭箱门，打开真空泵、调好实验所需温度，打开可旋转托盘，可旋转托盘在极片吸收电解液时会一直匀速旋转；
(5)打开电磁阀让电解液均匀流下，随着电解液的流下，极片或隔膜会慢慢吸收电解液，此时测试人员在观测窗中观察PH试纸是否变色，当看到PH试纸变色时立马关闭电磁阀，记录此时的电解液容器的总质量M2，便得到电解液的流出量ΔM＝M1-M2，最后除以待测量极片或者隔膜的体积V就可以算出该温度下单位体积内极片或隔膜的吸液量为(M1-M2)/V。
6.根据权利要求5所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的方法，其特征在于，所述恒定的电解液流速为0.1～1ml/min。
7.根据权利要求5所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的方法，其特征在于，步骤(4)中真空泵抽真空的真空度为-80～-100KPa。
8.根据权利要求5所述的可准确检测锂离子电池极片、隔膜吸液性能的方法，其特征在于，步骤(4)中可旋转托盘转速为8～20rpm。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108802298A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-13 | 深圳市聚和源科技有限公司 | 一种锂电池隔膜吸液率的测试装置及其测试方法 |
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