CN110794312B - 一种全电池低容量的溯源检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于正极材料领域，公开了一种全电池低容量的溯源检验方法，包括如下步骤：步骤1：取出正极极条片；步骤2：计算纽扣电池的理论比容量、正极极条片的有效成分；步骤3：将正极极条片煅烧，获取煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差；步骤4：通过化学分析判断煅烧后的物质中各金属含量；步骤5：判断正极极条片是否符合预设的要求、以及正极极条片中金属的比例和含量是否符合预设的要求。该方法能够溯源判断正极材料是否正常以及哪个环节出现问题，为电池生产商低容电池异常提供溯源分析、技术指导作用，解决电池生产与正极材料生产商因电池低容造成的商业纠纷。
Description
技术领域
本发明涉及正极材料领域，特别涉及一种全电池低容量的溯源检验方法。
背景技术
目前正极材料供应商暂无此类正规系统的溯源方法判断电池低容造成的商业纠纷。本发明主要是针对全电池低容极片对扣电比容量检测、ICP含量检测方法进行改进，综合改进的两种测试方法系统溯源分析电池低容问题。
扣电比容量检测主要流程：正极材料粉体、导电剂以及粘结剂按照一定比例：如正极材料80-95％、导电剂以及粘结剂5-20％，再加入适量的溶剂NMP 搅拌分散制备浆料、涂布单层膜片、烘烤68-120℃1-2h、辊压、冲片、组装电池，通过电池测试系统检测正极材料比容量。但全电池极片为双层涂布，按正常制备扣电过程中存在另一面无法发挥容量，不能正常表征其低容电池极片的比容量。此外拆解电池存在电解液干扰，影响电化学性能。
所以本发明所要解决的技术问题在于：如何准确的判断电池正极材料是否正常。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全电池低容量的溯源检验方法，该方法能够溯源判断正极材料是否正常以及哪个环节出现问题，为电池生产商低容电池异常提供溯源分析、技术指导作用，解决电池生产与正极材料生产商因电池低容造成的商业纠纷。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种全电池低容量的溯源检验方法，包括如下步骤：
步骤1：将不合格的全电池拆解，取出正极极条片，制备成为纽扣电池并测试该纽扣电池的比容量；
步骤2：根据不合格的全电池的配方计算纽扣电池的理论比容量、正极极条片的有效成分；
步骤3：将正极极条片煅烧，获取煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差；
步骤4：通过化学分析判断煅烧后的物质中各金属含量；
步骤5：对比纽扣电池的比容量和理论比容量、煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差、煅烧后的物质中各金属含量判断正极极条片是否符合预设的要求、以及正极极条片中金属的比例和含量是否符合预设的要求。
在上述的全电池低容量的溯源检验方法中，若纽扣电池的比容量和理论比容量之间相近或相同，则该正极极条片正常；
若纽扣电池的比容量比理论比容量小，则根据煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差、煅烧后的物质中各金属含量判断正极极条片中金属的比例和含量是否符合预设的要求。
本发明的有益效果是：
本发明的方法能够溯源判断正极材料是否正常以及哪个环节出现问题，为电池生产商低容电池异常提供溯源分析、技术指导作用，解决电池生产与正极材料生产商因电池低容造成的商业纠纷。
具体实施方式
下面结合具体实施方式说明本发明：但是可以理解这些具体的实施方式只是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。本领域的技术人员完全可以在本发明的启示下，对本发明的的具体实施方式或者技术特征进行改进，但这些经过改进或替换的技术方案，仍属于本发明的保护范围。
实施例一
本发明需要使用耗材、工装、设备列表如下:
表一 检测用耗材表
其具体操作过程为：
1：电池拆解：使用斜口老虎钳、剪刀、镊子等五金工具对电池生产商提供的不良产品低容电池进行拆解，取正极极片条部分。
2：全电池-扣电测试：使用上诉拆解出的正极极片条部分，通过DMC清洗、烘干、冲片、组装等工序制备成扣电，通过电池测试系统进行测试容量；测试环境温度控制25±2℃；计算测试的比容量；对比扣电测试的比容量数据与实际厂家比容量要求，判断不良产品低容电池是否极片低容异常。比容量异常现象如下判断：
2.1：扣电测试比容量远低于电池生产商比容量要求，判断电池生产过程中极片造成低容现象，进行下一步高温煅烧工序；
2.2：扣电测试比容量略小于或者等于电池生产商比容量要求，判断电池极片正常，造成电池低容可分为两种因素；例如生产工序因素：预充化成、老化等；测试因素：环境温湿度、设计计算方法等；
2.3：扣电测试比容量略高于电池生产商比容量要求，判断电池极片正常，造成电池低容可分为两种因素；例如生产工序因素：预充化成、老化等；测试因素：环境温湿度、设计计算方法等；
3：高温煅烧：称量空小匣钵质量m0，使用上诉拆解的正极条部分，使用乙醇浸泡1-10min，使用刀片挂下正极条上的粉末，在鼓风烘箱80-120℃烘烤1-2h，冷却后称量质量为m1；使用小匣钵装烘干的正极条粉末，通入空气或氧气在马弗炉高温煅烧；煅烧温度300-600℃，时间6-12h；自然冷却后称量质量m2，计算实际活性物质比例为
初步判断实际活性物质比例是否与电池生产商配方中活性物质比例一致，若不一致，出现活性物质比例异常状况有如下判断；
3.1:实际比例远小于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错且正极部分配料过少；
3.2:实际比例略小于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
3.3:实际比例略大于或等于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
3.4:实际比例远大于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错且不明哪种正极材料过量，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
根据实际活性物质比例计算和全电池-扣电检测容量计算实际比容量是否达到电池生产生比容量设计要求；
3.5:实际比容量等于或大于电池生产生比容量设计下限：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀或配料出错，造成低容电池中极片的正极材料用量不足而低容。
3.6:实际比容量小于电池生产生比容量设计下限：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结ICP含量检测判断实际镍钴锰含量判断不同正极材料实际配比；
4：ICP含量测定：使用盐酸消解上诉高温煅烧获得的正极材料粉体，纯水稀释5000、10000或15000倍定容，通过ICP测定粉体中的实际镍钴锰等金属含量，通过不同正极材料的分子量换算公式计算不良产品低容电池中不同正极材料的实际比例。
最终判断不同正极材料比例是否与电池生产商理论比例是否一致；假设有A 三元材料和B锰酸锂两种正极材料混合生产电池且已知三元材料比容量远高于锰酸锂材料分析案例，出现异常混合比例有如下判断；
4.1:三元材料实际比例远小于理论比例:生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错，且三元材料部分过少
4.2:三元材料实际比例高于或等于理论比例:结合高温煅烧比例与理论值一致，判断为正极材料性能不达电池生产标准，结合复测比容量数据判断哪种正极材料比容量性能不达标。
案例1：
数码电池1C@4.3V经验值523三元154mAh/g、锰酸锂110mAh/g
按照比例1：1搭配，设计比容量＝154*0.5+110*0.5＝132mAh/g
案例2
电池配方：523三元材料49％+49％锰酸锂+2％导电剂粘结剂
结论判断：全电池极片异常，正极材料正常。溯源分析，造成电池低容可分为两种因素；生产因素：涂布面积、预充化成、老化等；测试因素：环境温湿度、容量计算方法等；
案例3
电池配方：523三元材料49％+49％锰酸锂+2％导电剂粘结剂
结论判断：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错且正极材料配料过少；
案例4
电池配方：523三元材料49％+49％锰酸锂+2％导电剂粘结剂
结论判断：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错，且三元材料部分过少；
案例5
电池配方：523三元材料49％+49％锰酸锂+2％导电剂粘结剂
结论判断：正极材料比容量性能不达电池生产标准；
案例6
电池配方：523三元材料49％+49％锰酸锂+2％导电剂粘结剂
结论判断三元材料以及锰酸锂材料比容量性能不均不达电池生产标准；
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种全电池低容量的溯源检验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将不合格的全电池拆解，取出正极极条片，制备成为纽扣电池并测试该纽扣电池的比容量；
步骤2：根据不合格的全电池的配方计算纽扣电池的理论比容量、正极极条片的有效成分；
步骤3：将正极极条片煅烧，获取煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差；
步骤4：通过化学分析判断煅烧后的物质中各金属含量；
步骤5：对比纽扣电池的比容量和理论比容量、煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差、煅烧后的物质中各金属含量判断正极极条片是否符合预设的要求、以及正极极条片中金属的比例和含量是否符合预设的要求；
若纽扣电池的比容量和理论比容量之间相近或相同，则该正极极条片正常；
若纽扣电池的比容量比理论比容量小，则根据煅烧后的物质和煅烧前的物质的重量差、煅烧后的物质中各金属含量判断正极极条片中金属的比例和含量是否符合预设的要求；
比容量异常现象如下判断：
2.1：扣电测试比容量远低于电池生产商比容量要求，判断电池生产过程中极片造成低容现象，进行下一步高温煅烧工序；
2.2：扣电测试比容量略小于或者等于或略高于电池生产商比容量要求，判断电池极片正常，造成电池低容可分为两种因素：生产工序因素、测试因素；
高温煅烧：称量空小匣钵质量m0，使用拆解的正极条部分，使用乙醇浸泡1-10min，使用刀片挂下正极条上的粉末，在鼓风烘箱80-120℃烘烤1-2h，冷却后称量质量为m1；使用小匣钵装烘干的正极条粉末，通入空气或氧气在马弗炉高温煅烧；煅烧温度300-600℃，时间6-12h；自然冷却后称量质量m2，计算实际活性物质比例为，初步判断实际活性物质比例是否与电池生产商配方中活性物质比例一致，若不一致，出现活性物质比例异常状况有如下判断；
3.1:实际比例远小于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错且正极部分配料过少；
3.2:实际比例略小于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
3.3:实际比例略大于或等于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
3.4:实际比例远大于理论比例：生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错且不明哪种正极材料过量，需结合全电池-扣电检测和ICP含量检测判断；
根据实际活性物质比例计算和全电池-扣电检测容量计算实际比容量是否达到电池生产生比容量设计要求；
3.5:实际比容量等于或大于电池生产生比容量设计下限：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀或配料出错，造成低容电池中极片的正极材料用量不足而低容；
3.6:实际比容量小于电池生产生比容量设计下限：生产电池过程中搅拌浆料工序出现搅拌不均匀现象，需结ICP含量检测判断实际镍钴锰含量判断不同正极材料实际配比；
ICP含量测定：使用盐酸消解高温煅烧获得的正极材料粉体，纯水稀释5000、10000或15000倍定容，通过ICP测定粉体中的实际镍钴锰金属含量，通过不同正极材料的分子量换算公式计算不良产品低容电池中不同正极材料的实际比例；
最终判断不同正极材料比例是否与电池生产商理论比例是否一致；假设有A三元材料和B锰酸锂两种正极材料混合生产电池且已知三元材料比容量远高于锰酸锂材料分析案例，出现异常混合比例有如下判断；
4.1:三元材料实际比例远小于理论比例:生产电池过程中搅拌浆料工序配料出错，且三元材料部分过少；
4.2:三元材料实际比例高于或等于理论比例:结合高温煅烧比例与理论值一致，判断为正极材料性能不达电池生产标准，结合复测比容量数据判断哪种正极材料比容量性能不达标。
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