CN109959645A

CN109959645A - 锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法和装置

Info

Publication number: CN109959645A
Application number: CN201910179290.3A
Authority: CN
Inventors: 肖哲熙; 魏飞; 于春辉; 林贤清
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: CN109959645B

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法和装置。评价方法包括：对所述壳核结构材料分别进行拉曼Raman图谱检测和电导率检测；根据所述拉曼Raman图谱检测和所述电导率检测的结果，获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。本发明所采用的均为常规宏观表征手段，测量方便及可以快速获得准确结果，综合可较为准确判断电极材料的包覆完全性，通过电化学测试也验证了其准确性。此方法快捷高效，获得结果准确方便，能够较为准确初步预测材料的电化学性能同时筛选出优良的产品去除次品，节省了后续无意义的测试，显著缩短了材料的测试研发周期成本，提高了效率，对于电池材料的筛选研发测试具有重要的意义。

Description

锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法和装置

技术领域

本发明涉及材料检测领域，特别涉及一种锂离子电池壳核结构材料的包覆完全性的评价方法。

背景技术

锂离子电池自问世以来，因其能量密度大、平均输出电压高、自放电小、安全性高等优点，近些年间得到了快速的发展。随着锂离子电池的广泛运用，对电池体系的要求越来越高，高能量密度兼具安全性的电池体系越来越成为热点。

在电池体系的组成部分中，电池材料无疑是最关键的一环，因为充放电反应的主体是电池材料，其电化学反应特性决定了电池材料的上限。所以对于新型电池材料的开发，一直备受重视。电池材料研发制备出之后，评估电池性能的好坏，能够及时反馈测试结果也是整个过程中关键的部分。在新型电极材料中，高容量类合金负极材料，如Si等，是实现新一代高能量密度电池的理想选择。但实际过程中，若不对这类材料进行处理，因其合金反应带来的体积膨胀效应，会导致SEI增厚同时与集流体分离等不良后果，使得容量快速衰减，导致循环性很差，这也是这类材料急需解决的问题。

为了解决体积膨胀引起的不良影响，近些年来最受欢迎的策略是在合金材料外部进行包覆处理，利用包覆材料的低体积膨胀率与机械、化学稳定性抑制内部活性物质体积效应，达到提高电化学性能的目的。在这一过程中，包覆层质量就成为了关键。其中，包覆完全性是关键指标，如果包覆不完全，就无法完全发挥包覆材料的缓冲特性，同时也无法充分阻止电解液与内部活性物质的接触，都会使得整体性能受到影响。现有的方法检测包覆完全性主要是通过微观表征手段，比如高分辨TEM。微观表征因为视野小，高倍数下只能看单个颗粒，虽然精确但整体效率低，同时也无法反应多个颗粒的包覆状态。同时采用TEM进行表征制样时要求高，对于溶剂，超声分散的条件控制很严格，如果在这些环节处理不慎，会对于颗粒本身结构产生破坏影响观测的准确性，过程复杂效率较低。所以一种简单方便有效的宏观表征手段检验包覆完全性，在保证准确性的同时能够反映整体的包覆状态，对于缩短整个材料的测试研发周期成本，提高效率，筛选研发测试具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种锂离子电池壳核结构材料的包覆完全性的评价方法，以解决现有电池材料包覆检验中只能采用微观表征手段的问题，在保证准确性的同时具有简单方便高效，能够反映材料整体的包覆状态，缩短总体研发周期，提高优次品筛选效率。另外，本发明还提供了一种锂离子电池壳核结构材料的包覆完全性的评价装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

首先，对本文中出现的一些技术术语进行解释。

本文中的壳核结构材料是指可以应用于锂离子电池电极材料，尤其是负极材料的，并同时具备壳核结构特点的一类复合材料。壳核结构材料由内层和外层复合而成，内层和外层的材料不同，外层包覆于内层之上。需要注意的是，本文中的壳核结构材料的结构可以是双层结构，如Si@C，内层为Si，外层为C；壳核结构材料的结构也可以是三层以上的复合结构，如Si@C@TiO₂，那么对于这一类材料来说，内层为Si@C，外层为包覆于Si@C的最外层材料TiO₂。

包覆完全性是指壳核结构材料中外层对内层的包覆状态的评价参数。现有技术中对包覆度或包覆率的宏观测试方法，通常是通过确定内层和外层的质量，然后通过质量比确定，虽然这种方式能有效的确定外层材料在壳核结构材料的整体占比，但无法精准确定其是否完全包覆于内层材料之上，而内层材料表面是否完全被包覆是影响电池领域电极材料的重要指标，包覆完全性是关键指标，如果包覆不完全，就无法完全发挥包覆材料的缓冲特性，同时也无法充分阻止电解液与内部活性物质的接触，都会使得整体性能受到影响。而如前述，现有技术中常用的微观表征手段，比如高分辨TEM，因为视野小，只能看单个颗粒，虽然精确但整体效率低，同时也无法反应多个颗粒的包覆状态。

暴露指数E是作为定量化衡量壳核结构材料中包覆层完全性的重要指标，是根据壳核结构材料的Raman图谱的数据计算得出的，其表示的是内层暴露的指数，暴露指数E与包覆完全性为负相关关系。

特征组分是指壳核结构材料的内层或外层中特有的一类组分，能有特征性的对所属层进行标记。第一特征组分用于标记壳核结构材料的内层，第二特征组分用于标记其外层。第一特征峰是第一特征组分的至少一个特征峰，第二特征峰是第二特征组分的至少一个特征峰，特征峰的选取需要根据特征峰的敏感度、强度、受干扰度等因素进行确定。

评价策略为预置的，用于根据暴露指数E和电导率确定壳核材料的包覆完全性。该评价策略的呈现方式可根据需要灵活设置，可以利用暴露指数E和电导率构建的数学模型，通过暴露指数E和电导率确定包覆完全性。也可以是通过查表的方式，确定与暴露指数E和电导率对应的壳核结构材料的包覆完全性。

评价结果是指对壳核结构材料的包覆完全性的评价，其具体的方式不进行特殊限定，具体的，可以是一类等级指标，如“优、良、中、差”，“一级、二级、三级”等。

下面，对本发明的内容进行具体的阐述。

本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法。

在一些示例性的实施例中，所述评价方法，包括：

对所述壳核结构材料分别进行拉曼Raman图谱检测和电导率检测；

根据所述拉曼Raman图谱检测和所述电导率检测的结果，获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。

在上述实施例中，Raman图谱检测可以包括：

根据壳核结构材料的材料信息，确定合适的检测波长；

在检测波长下，对壳核结构材料进行Raman测试，获得其Raman光谱；

其中，材料信息是指能表征材料组分、结构特征的一类信息，根据该信息可以确定适宜Raman检测的检测波长。

电导率检测是获取壳核结构材料的电导率的操作，可以是通过通信的方式向检测设备发出检测指示，进而获取检测结果；也可以是生成系统内部的检测信号，系统内部根据该检测信号进行电导率测试，进而获取检测结果。

包覆完全性需要同时根据Raman图谱检测和电导率检测的结果确定。虽然Raman图谱和电导率均是壳核结构材料的包覆完全性的评价指标，但上述指标均不能单独评价包覆完全性。其中，Raman图谱的检测结果表示的是壳核结构材料整体上内层的暴露程度，电导率表示的是壳核结构材料整体的电学性能。在具体的评价过程中，需要结合上述两种参数同时对包覆完全度进行评价，进一步提升评价的准确度。

上述实施例给出了一种全新的测试电池领域壳核结构材料包覆完全性的方法。利用Raman图谱测试和电导率测试，对材料的包覆完全性进行评价，简单方便有效。电池领域壳核结构材料包覆完全性的评价具有重要意义，如前述虽然现有技术中已经有较多关于电池壳核结构材料的研发成果的报道，但缺乏对这一类材料的包覆质量，即其包覆完全性，快速有效的宏观表征方法。上述实施例解决了上述问题，对电池领域壳核结构材料的工业化应用具有重要意义。

可选的，所述Raman图谱检测，包括：

获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E。

进一步的，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性；所述分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E的操作，具体包括：

分别根据所述内层和所述外层的至少一种特征组分，从所述壳核结构材料的Raman光谱中提取各所述特征组分的至少一个特征峰的强度；

根据各所述特征组分的至少一个特征峰的强度，计算所述暴露指数E。

上述实施例给出了确定暴露指数E的具体方式，在具体的实施过程中，需要根据内层和外层的材料的特点，确定可以对内层和外层进行特征化标记的特征组分以及相应的特征峰，这些特征组分的种类和数量可以根据材料中元素的特点以及元素在Raman光谱中峰的特点综合确定。然后，从Raman光谱中提取与特征组分相对应的特征峰的强度，并根据上述特征峰的强度计算暴露指数E。本实施例给出了具体的确定暴露指数的方法，进一步提升了暴露指数E的准确性。

以下实施例给出了上述实施例的优选方式。

优选的，所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；提取与所述第一特征组分相对应的第一特征峰的强度，提取与所述第二特征组分相对应的第二特征峰的强度；

所述根据各所述特征组分的至少一个特征峰的强度，计算所述暴露指数E的操作包括：

根据所述第一特征峰的强度和所述第二特征峰的强度，计算所述第一特征峰与所述第二特征峰的强度之比，该比值作为所述暴露指数E输出。

可选的，所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果，是根据所述暴露指数E、所述壳核结构材料的电导率以及预置的评价策略获取的，此过程具体包括：

根据所述评价策略和所述暴露指数E，确定与所述暴露指数E的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第一评价结果；

根据所述评价策略和所述壳核结构材料的电导率，确定与所述壳核结构材料的电导率的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第二评价结果；

若所述第一评价结果与所述第二评价结果一致，则将上述评价结果作为所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果输出。

若所述第一评价结果与所述第二评价结果不一致，则输出所述暴露指数E、所述壳核结构材料的电导率以及与上述参数相对应的评价报告。

上述实施例给出了如何根据暴露指数E和电导率对壳核结构材料的包覆完全性进行评价的一种优选的实施方式。在上述实施例中，首先分别根据暴露指数E和电导率得出与参数数值相对应的评价结果，然后判断上述两个评价结果是否一致，若一致，则验证了评价的正确性，然后将评价结果输出。若两者不一致，则生成所述评价报告。进一步提升了评价结果的准确性，提升用户体验。

下面举一个具体的壳核结构材料的实施方式，若所述壳核结构材料为硅Si@碳C，所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；根据所述Si@C的Raman图谱，获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与所述C在波数为1580cm^-1的峰强度之比，所述暴露指数E的值越小，所述壳核结构材料的包覆完全性越高。

本实施例给出了评价电池领域负极材料Si@C的包覆完全性的优选实施方式，公开了特征组分的选用、特征峰的选用以及暴露指数E的计算方式。在获得的Raman图谱中，优选获得Si在500cm^-1的峰强度、C在1300cm^-1的D峰强度及1580cm^-1的G峰强度。在此实施例中暴露指数E指数为Si的峰强与C的G峰强之比。如果包覆完全均匀，内部Si没有裸露，则Si不会出峰，则E＝0；如果包覆越不完全，内部Si裸露越多，则Si的峰强越高，则E越大。根据本实施例公开的评价Si@C的包覆完全性的方法，可以对Si@C进行快速有效的检测，在保证准确性的同时能够反映整体的包覆状态，对于缩短整个材料的测试研发周期成本，提高效率，筛选研发测试具有重要的意义。

可选的，在进行所述拉曼Raman图谱检测和电导率检测之前，还包括：

对所述壳核结构材料进行纯化，去除所述壳核结构材料中的杂质。

考虑到电池材料可能含有杂质，因而可以在执行上述评价方法之前，对壳核结构材料进行纯化，进一步提升本评价方法的准确性和有效性。

下面通过一个具体的实施方式，对上述评价方法进行说明。

在一些具体的实施方式中，锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法包括如下步骤：

1)Raman图谱检测：在一定波长下检测其Raman图谱，并计算暴露指数E；

2)粉末电导率检测：将锂离子电池壳核结构材料粉末放入测试台加压测试，获得一定压力下的电导率值；

3)分别根据暴露指数E和电导率确定相应的评价结果，若二者的评价结果一致，则输出该结果。

具体的，所述Raman图谱检测包括以下步骤：

取适量所需检测的粉末至洁净的载玻片上；

在合适的波长下测试获得Raman光谱；

计算暴露指数E。

进一步地，所述粉末电导率检测包括以下步骤：

取适量所需检测的粉末放入粉末电导率测试的测试台中；

进行压片测试。加压到一定压力时显示台才具有数值，此时是粉末刚压紧到可测量程范围内。此时为该粉末的测试临界压片压力，需继续加压至临界压片压力至少2-3Mpa以上，保证测试准确性。因为在临界压片压力之上随着压力的增加导电率会随之增加，所以对于同一体系的样品而言，为方便对比需在同一压力下获得本体电导率数值。

本文另一个目的是提供一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置。

在一些示例性的实施例中，所述测试装置包括：

第一测试单元，用于对所述壳核结构材料进行拉曼Raman图谱检测；

第二测试单元，用于对所述壳核结构材料进行电导率检测；

评价单元，用于根据所述第一测试单元和所述第二测试单元的检测结果，获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。

在一些可选的实施例中，所述第二测试单元，包括：

获取单元，用于获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

分析单元，用于分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E。

在一些可选的实施例中，所述壳核结构材料包括内层和外层，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性；所述分析单元，包括：

提取单元，用于分别根据所述内层和所述外层的至少一种特征组分，从所述壳核结构材料的Raman光谱中提取各所述特征组分的至少一个特征峰的强度；

计算单元，用于根据各所述特征组分的至少一个特征峰的强度，计算所述暴露指数E。

在一些可选的实施例中，所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；所述提取单元，包括：

第一提取子单元，用于提取与所述第一特征组分相对应的第一特征峰的强度；

第二提取子单元，用于提取与所述第二特征组分相对应的第二特征峰的强度；

所述计算单元，包括：

计算子单元，用于根据所述第一特征峰的强度和所述第二特征峰的强度，计算所述第一特征峰与所述第二特征峰的强度之比，该比值作为所述暴露指数E输出。

在一些可选的实施例中，所述评价单元，包括：

第一评价子单元，用于根据所述评价策略和所述暴露指数E，确定与所述暴露指数E的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第一评价结果；

第二评价子单元，用于根据所述评价策略和所述壳核结构材料的电导率，确定与所述壳核结构材料的电导率的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第二评价结果；

判断单元，用于对所述第一评价结果和所述第二评价结果进行比较，若所述第一评价结果与所述第二评价结果一致，则将上述评价结果作为所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果输出。

在一些可选的实施例中，所述壳核结构材料为Si@C，所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；所述第一评价子单元根据所述Si@C的Raman图谱，分别获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与所述C在波数为1580cm^-1的峰强度之比，所述暴露指数E的值越小，所述壳核结构材料的包覆完全性越高。

本发明相比现有技术，具有如下优点及改进效果：

1)所采用的均为常规宏观表征手段，测量方便及可快速获得结果。

2)能够反映材料整体的包覆状态。

3)Raman图谱中定义了暴露指数E，可作为定量化衡量包覆层完全性的重要指标。

4)综合表征结果可更为准确判断电极材料的包覆完全性，并通过电化学测试验证了其方法的准确性。

5)此方法能够较为准确初步预测材料的电化学性能同时筛选出优良的产品去除次品，节省了后续无意义的测试，显著缩短了材料的测试研发周期成本，显著提高效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例的一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法的流程示意图。

图2是本发明实施例的一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法的流程示意图。

图3是本发明实施例种Si@C的包覆完全性评价方法的流程示意图。

图4是本发明实施例中三种不同包覆状态样品的Raman图谱。

图5是本发明实施例中三种不同包覆状态样品的循环性能测试图。

图6是本发明实施例中锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置600的结构框图。

图7是本发明实施例中的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置700的结构框图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

图1是根据一示例性实施例示出的一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法的流程示意图，如图1所示，锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法的过程包括：

步骤101，对所述壳核结构材料分别进行拉曼Raman图谱检测和电导率检测；

步骤102，根据所述拉曼Raman图谱检测和所述电导率检测的结果，获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。

其中，在步骤101中，所述Raman图谱检测，包括：

获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E；

步骤102中，所述获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果，包括：

根据所述暴露指数E和电导率，确定所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。

进一步的，所述壳核结构材料包括内层和外层，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性。所述确定暴露指数E的操作包括：

下面，将上述流程结合到具体的实施例中。图2是本发明实施例的一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法的流程示意图。所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；所述第一特征峰对应于所述第一特征组分，所述第二特征峰对应于所述第二特征组分。如图2所示，所述评价方法包括：

步骤201，Raman光谱检测；

获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

步骤202，提取第一特征峰和第二特征峰的强度；

提取与所述第一特征组分相对应的第一特征峰的强度，提取与所述第二特征组分相对应的第二特征峰的强度；

步骤203，计算暴露指数E；

根据所述第一特征峰的强度和所述第二特征峰的强度，计算所述第一特征峰与所述第二特征峰的强度之比，该比值作为所述暴露指数E输出；

步骤204，根据暴露指数E，确定第一评价结果；

步骤205，检测壳核结构材料的电导率；

步骤206，根据电导率，确定第二评价结果；

步骤207，评价结果的比对与输出；

在上述流程中，若壳核结构材料为硅Si@碳C，则所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；在He-Ne 632nm的波长下测试获得Raman光谱；根据所述Si@C的Raman图谱，获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与C在波数为1580cm^-1的峰强度之比，所述暴露指数E的值越小，所述壳核结构材料的包覆完全性越高。

进一步的，在步骤201前，还包括纯化的操作，用于对所述壳核结构材料进行纯化，去除所述壳核结构材料中的杂质。

下面，通过具体的实施方式对Si@C的包覆完全性评价方法，进行示例性的说明；在本实施例中所用的检测设备都属于常用表征设备，而电池性能测试中所用到试剂也是常用电池级试剂，均为市售品。整个检测过程中使用表征设备及试剂均无特殊。如图3所示，Si@C的包覆完全性评价方法包括：

步骤301，获取Raman光谱；

首先取适量粉末至洁净的载玻片上，然后在He-Ne 632nm的波长下测试获得Raman光谱；

步骤302，计算暴露指数E；

获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与C在波数为1580cm^-1的峰强度之比；

步骤303，粉末电导率检测；

取适量所需检测的粉末放入粉末电导率测试的测试台中，进行压片测试，当加压至5Mpa时显示台才具有数值，此时是Si@C粉末的测试临界压片压力。为保证测试准确性及方便对比加压至10Mpa获得该压力下本体电导率数值。

步骤304，根据暴露指数E，确定第一评价结果；

Si@C评价策略可以是通过查表的方式，确定暴露指数E的数值所对应的评价结果；在存储器中预置了该Si@C评价策略，评价策略分别记录了暴露指数E和电导率的数值范围，以及相对应的评价结果；

具体的，对于Si@C粉末而言，其评价策略可以如下表：

表1 Si@C粉末包覆完全性评价策略

包覆完全性	暴露指数E	电导率(Ω·cm<sup>-1</sup>)
			>80％	<0.2	<0.5
60～80％	0.2～0.4	0.5～1
			40～60％	0.4～0.7	1～1.5
<40％	>1	>2

步骤305，根据电导率，确定第二评价结果；

近似的，可以根据表1，确定与当前电导率相对应的第二评价结果；

步骤306，校验评价结果准确度；

校验第一评价结果与第二评价结果是否一致，若是，则输出该评价结果。

上述实施例给出了电池负极材料Si@C的包覆完全性的评价方法，利用Raman图谱测试和电导率测试，对材料的包覆完全性进行评价，简单方便有效，对电池领域壳核结构材料的工业化应用具有重要意义。并且上述实施例公开了了一套Si@C的包覆完全性的评价的具体实施方法，对Si@C的包覆完全性的评价具有指导作用。

为了进一步验证上述实施例中所述壳核结构材料的包覆完全性评价方法的技术效果，下面结合上述实施例所述的方法，并同时引入电化学性能测试结果对其进行说明。

其中，电化学性能测试的方法具体为：

常温下，将增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)粉末与超纯去离子水以1:99混合，常温搅拌12h，得到透明黏稠胶体溶液。按照活性物质(Si@C)：导电剂super P：CMC:丁苯橡胶(SBR)＝8：1：0.5：0.5的质量比加入各组分物质，加入活性物质后搅拌0.5h，加入导电剂super P后搅拌1.5h，补足所需量的溶剂超纯去离子水后使得固含量在10wt.％，搅拌6h，最后加入粘结剂丁苯橡胶(SBR)，低转速搅拌0.5h后溶液呈透亮黑色状态，即得到负极浆料。按照锂离子扣式电池常规生产工艺，将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上，经过烘干干燥和除水除氧过程，干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。

根据上述实施例中所述的具体实施方法，对三种不同包覆状态Si@C样品A\B\C的包覆完全性进行测试。以下表格展示了A/B/C样品的暴露指数E与电导率及循环稳定性的结果：

表2不同包覆状态样品的暴露指数E与电导率结果及循环稳定性

样品	暴露指数E	电导率(Ω·cm<sup>-1</sup>)	容量保持率(％)
				A	0.04	0.26	87.9
B	0.32	0.35	65.1
				C	1.56	2.14	23.7

根据上述表中数据可以看出，暴露指数E与包覆完全性相关。包覆越完全，E指数越小。同时包覆越完全，包覆层形成的导电网络也就越完整，整体导电性也就越好，这与电导率的结果也是相符的。图4对于三种样品Raman的图谱对比中可知，500cm^-1处Si的峰强度，在1580cm^-1处C的G峰基本强度相差无几的情况下，A样品近于0而C样品最高，显示出A样品包覆最完全，而C样品包覆完全性最差。而图5对于三种样品后续作为活性物质进行电化学循环的测试结果，可以验证具有最高包覆性的A样品循环最为稳定，显示出包覆完全的外层在电化学反应中对内层的保护最为充分。相反地，包覆性最差的C样品循环性能最差，表明包覆不充分时内部活性物质裸露较多，外层的包覆层保护效果被极大地削弱。图5的结果与图4相符合，包覆越完全，容量保持率越好，也验证了该方法的正确性。

图6是本发明一示例性实施例中锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置的结构框图。如图6所示，所述测试装置600，包括：

第一测试单元601，用于对所述壳核结构材料进行拉曼Raman图谱检测；

第二测试单元602，用于对所述壳核结构材料进行电导率检测；

评价单元603，用于根据所述第一测试单元和所述第二测试单元的检测结果，获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果。

具体的，所述第一测试单元601，包括：

获取单元6011，用于获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

分析单元6012，用于分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E。

所述壳核结构材料包括内层和外层，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性。

可选的，所述分析单元6012，包括：

提取单元60121，用于分别根据所述内层和所述外层的至少一种特征组分，从所述壳核结构材料的Raman光谱中提取各所述特征组分的至少一个特征峰的强度；

计算单元60122，用于根据各所述特征组分的至少一个特征峰的强度，计算所述暴露指数E。

可选的，所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；所述提取单元60121，包括：

第一提取子单元601211，用于提取与所述第一特征组分相对应的第一特征峰的强度；

第二提取子单元601212，用于提取与所述第二特征组分相对应的第二特征峰的强度；

所述计算单元60122，包括：

计算子单元601221，用于根据所述第一特征峰的强度和所述第二特征峰的强度，计算所述第一特征峰与所述第二特征峰的强度之比，该比值作为所述暴露指数E输出。

可选的，所述评价单元603，包括：

第一评价子单元6031，用于根据所述评价策略和所述暴露指数E，确定与所述暴露指数E的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第一评价结果；

第二评价子单元6032，用于根据所述评价策略和所述壳核结构材料的电导率，确定与所述壳核结构材料的电导率的值相对应的所述壳核结构材料的包覆完全性的第二评价结果；

判断单元6033，用于对所述第一评价结果和所述第二评价结果进行比较，若所述第一评价结果与所述第二评价结果一致，则将上述评价结果作为所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果输出。

具体的，所述壳核结构材料为Si@C，所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；所述第一评价子单元根据所述Si@C的Raman图谱，分别获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与所述C在波数为1580cm^-1的峰强度之比，所述暴露指数E的值越小，所述壳核结构材料的包覆完全性越高。

图7是本发明一示例性实施例中的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置700的结构框图。

如图7所示，所述测试装置700包括：

存储器701、处理器702以及存储于所述存储器701中并可在所述处理器502上运行的计算机程序；其中，所述处理器702用于执行所述计算机程序时实现上述实施例中所述的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中所述的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法。

综上：

本发明实施例提供了一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法，解决了现有电池材料包覆检验中只能采用微观表征手段的问题，在保证准确性的同时具有简单方便高效的特点，能够反映材料整体的包覆状态，对于缩短总体研发测试周期，提高优次品筛选效率具有重要意义。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述Raman图谱检测，包括：

获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E；

所述获取所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果，包括：

3.如权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述壳核结构材料包括内层和外层，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性；所述分析所述壳核结构材料的Raman光谱，确定暴露指数E的操作，具体包括：

4.如权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；提取与所述第一特征组分相对应的第一特征峰的强度，提取与所述第二特征组分相对应的第二特征峰的强度；

5.如权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述壳核结构材料的包覆完全性的评价结果，是根据所述暴露指数E、所述壳核结构材料的电导率以及预置的评价策略获取的，此过程具体包括：

6.如权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述壳核结构材料为硅Si@碳C，所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；根据所述Si@C的Raman图谱，获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与所述C在波数为1580cm^-1的峰强度之比。

7.如权利要求1-6中任一项所述的评价方法，其特征在于，在进行所述拉曼Raman图谱检测和电导率检测之前，还包括：

8.一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置，其特征在于，包括：

第二测试单元，用于对所述壳核结构材料进行电导率检测；

9.如权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述第二测试单元，包括：

获取单元，用于获取所述壳核结构材料的Raman光谱；

10.如权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述壳核结构材料包括内层和外层，所述暴露指数E对应于所述外层对所述内层的包覆完全性；所述分析单元，包括：

11.如权利要求10所述的测试装置，其特征在于，所述壳核结构材料的所述内层含有第一特征组分，所述外层含有第二特征组分；所述提取单元，包括：

所述计算单元，包括：

12.如权利要求10所述的测试装置，其特征在于，所述评价单元，包括：

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述壳核结构材料为Si@C，所述第一特征组分为Si，所述第二特征组分为C；所述第一评价子单元根据所述Si@C的Raman图谱，分别获取Si在波数为500cm^-1的峰强度，获取C在波数为1580cm^-1的峰强度；所述暴露指数E为所述Si在500cm^-1的峰强度与所述C在波数为1580cm^-1的峰强度之比。

14.一种锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的测试装置，其特征在于，包括：

存储器、处理器以及存储于所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中所述的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中所述的锂离子电池壳核结构材料包覆完全性的评价方法。