CN111077105A - 胶体溶液均匀性的检测方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种胶体溶液均匀性的检测方法及应用。该检测方法包括：将粘结剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品；采用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱；根据透射光强度图谱计算光强的标准偏差值，当光强的标准偏差值≤0.55，锂离子电池胶体溶液均匀性好。上述检测过程中，无需对胶体溶液进行稀释，也不添加额外的介质，不施加外力，仅利用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱，然后通过透射光强度图谱中光强的标准偏差值就能够准确判断胶体溶液的均匀性。上述检测方法具有操作简便、检测时间短和结果准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造领域，具体而言，涉及一种胶体溶液均匀性的检测方法及应用。
背景技术
在锂离子电池的制备过程中，浆料的均匀性直接影响后续锂离子电池生产的工艺和质量，胶体溶液的均匀性对浆料的均匀性具有至关重要的作用。均匀性较差的电池胶体溶液会造成涂布卡壳的问题，这会影响生产；同时均匀性较差的电池胶体溶液较难实现涂布面密度的控制，这会影响电池容量和循环性能。因此，一种有效评估锂离子电池胶体溶液均匀性的方法，在锂离子电池生产中具有重要的指导作用。
目前，锂电池行业内对电池胶体溶液均匀性的评估主要依靠目测观察胶体溶液颜色，但是由于胶体溶液中胶体颗粒较小，难以准确地观察到胶体溶液的均匀性，且该方法受不同检测人的经验限制。现有文献报道了一种可以通过在胶体溶液中加入量子点，然后根据其在紫外可见光谱检测区域的发光强度数值的方法来判断胶体溶液的分散性的方法。该方法需要加入量子点，但量子点的加入对浆料具有不可评估的影响，且检测结果受量子点的分散均匀性影响，测试结果的准确性差，且适用性低不能检测浆料的均匀性。
鉴于上述问题的存在，在锂电池行业中，迫切需要一种快速高效准确评估电池胶体溶液均匀性的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种胶体溶液均匀性的检测方法及应用，以解决现有锂离子电池制造过程存在无法准确评估电池胶体溶液均匀性的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种胶体溶液均匀性的检测方法，该检测方法包括：将粘结剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品；采用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱；根据透射光强度图谱计算光强的标准偏差值，当光强的标准偏差值≤0.55，待测胶体溶液样品均匀性好。
进一步地，溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水；粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、羧甲基纤维素组成的组中的一种或多种。
进一步地，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物组成的组中的一种或多种。
进一步地，溶剂为水，粘结剂为羧甲基纤维素。
进一步地，粘结剂与溶剂的重量比为(0.5～5):50。
进一步地，近红外光的波长为780nm～2.5μm。
进一步地，近红外光的波长为800～1500nm。
进一步地，上述检测方法还包括：在搅拌下，使胶粘剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品，其中，搅拌过程的搅拌速率为3～18m/s，搅拌时间为30～360min。
本发明的另一方面还提供了一种上述胶体溶液均匀性的检测方法在锂离子电池制造领域中的应用。
应用本发明的技术方案，上述检测过程中，无需对胶体溶液进行稀释，也不添加额外的介质，不施加外力，仅利用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱，然后通过透射光强度图谱中光强的标准偏差值就能够准确判断胶体溶液的均匀性。上述检测方法具有操作简便、检测时间短和结果准确等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明对比例1中待测胶体溶液的透射光强度谱图；以及
图2示出了本发明实施例1中待测胶体溶液的透射光强度谱图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，由于胶体溶液颗粒较小，较难观察到胶体溶液的均匀性，因而现有的锂离子电池制造过程存在无法准确评估电池胶体溶液均匀性的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种胶体溶液均匀性的检测方法，该检测方法包括：将粘结剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品；采用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱；根据透射光强度图谱计算光强的标准偏差值，当光强的标准偏差值≥0.55，待测胶体溶液样品均匀性好。
上述检测过程中，无需对胶体溶液进行稀释，也不添加额外的介质，不施加外力，仅利用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱，然后通过透射光强度图谱中光强的标准偏差值(STDEV值)就能够准确判断胶体溶液的均匀性。上述检测方法具有操作简便、检测时间短和结果准确等优点。采用上述检测方法可有效的检测胶体溶液的均匀性，控制胶体溶液品质，同时还能够为浆料的制备提供参考。将其应用于锂离子电池制造领域能够获得稳定性和均匀性优异的浆料，有助于涂布的控制，制备性能优异的极片，提升电池的整体性能。
锂离子电池制备过程中的溶剂和粘结剂制得的胶体溶液均可以采用上述方法进行检测。常用的溶剂包括但不限于N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水；粘结剂包括但不限于聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)、羧甲基纤维素(CMC)组成的组中的一种或多种。
为了进一步提高检测结果的准确性，在一种优选的实施例中，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、六氟丙烯的共聚物组成的组中的一种或多种；或者，在另一种优选的实施例中，溶剂为水，粘结剂为羧甲基纤维素。
在一种优选的实施例中，粘结剂与溶剂的重量比为(0.5～5):50。粘结剂与溶剂的重量比包括但不限于上述范围内，而将其限定在上述范围内能够使粘结剂与溶剂混合地更加均匀，提高溶胶速率，透射光增强，从而能够进一步提高其检测结果的准确性。更优选地，上述粘结剂与溶剂的重量比为(2.5～3.5):50。
采用近红外光对待测胶体溶液样品进行照射有利于提高胶体溶液的透光率。在一种优选的实施例中，近红外光的波长为780nm～2.5μm。近红外光的波长包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高检测结果的准确性。更优选地，近红外光的波长为800～1500nm。
优选地，光源为卤钨灯白光光源，可以通过控制光源的功率控制光的波长。上述检测过程中，可以使用本领域常规的检测透射光强度的仪器，如Formulaction公司生产的Turbiscan Tower型仪器。通常在照射的过程中，将待测胶体溶液样品置于样品管中进行测试。优选地，上述样品管为55mm高，直径275mm的透明玻璃瓶。
在一种优选的实施例中，上述检测方法包括：在搅拌作用下，使胶粘剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品，其中，搅拌过程中搅拌速率为3～18m/s，搅拌时间为30～360min。在待测胶体溶液样品配制过程中，在特定的搅拌速率和搅拌时间下对胶体和溶剂的混合物进行搅拌有利于提高待测胶体溶液样品的均匀性，进而有利于进一步提高胶体溶液的均匀性检测结果的准确性。更优选地，搅拌过程中搅拌速率为5～10m/s，搅拌时间为120～180min。
本申请的另一方面还提供了一种将上述胶体溶液均匀性的检测方法在锂离子电池制造领域中的应用。
采用上述检测方法可有效的检测胶体溶液的均匀性，控制胶体溶液品质，同时还能够为浆料的制备提供参考。将其应用于锂离子电池制造领域能够获得稳定性和均匀性优异的浆料，有助于涂布的控制，制备性能优异的极片，提升电池的整体性能。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
(1)将聚偏二氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为3:50称量后待用，将PVDF加入NMP中，使用双星式搅拌机搅拌，线速度为5m/min，搅拌3h制得待测胶体溶液样品。
(2)取适量的待测胶体溶液样品放入样品管中，待测试用。
(3)将步骤二所取的样品进行照射，波长采用880nm的近红外光，得到透射光强度谱图，结果如图2所示，并计算光强的STDEV值。通过计算得知STDEV值为0.548，由图2可以看出待测胶体溶液样品的透射光强集中分布在80％左右，且光强分布均匀，但有小的向下突出峰，说明胶液中存在未分散开的小胶团。
实施例2
与实施例1的区别为：将聚偏二氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为0.5:50配制胶体溶液，得到待测胶体溶液样品。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.312，光强集中在88％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例3
与实施例1的区别为：将聚偏二氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为5:50配制胶体溶液，得到待测胶体溶液样品。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.368，光强分布在70％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例4
与实施例1的区别为：将聚偏二氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为6:50配制胶体溶液，得到待测胶体溶液样品。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.426，光强分布在65％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例5
与实施例1的区别为：近红外光的波长为850nm。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.486，光强分布在80％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例6
与实施例1的区别为：近红外光的波长为920nm。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.26，光强分布在79％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例7
与实施例1的区别为：近红外光的波长为1500nm。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.28，光强分布在78％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例8
与实施例1的区别为：近红外光的波长为2000nm。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.26，光强分布在70％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例9
与实施例1的区别为：将聚四氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为3:50配制胶体溶液，得到待测胶体溶液样品。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.40，光强分布在80％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
实施例10
与实施例1的区别为：将羧甲基纤维素与水以重量比为3:50配制胶体溶液，得到待测胶体溶液样品。
检测结果显示：透射光强的STDEV值为0.41，光强分布在73％，光强分布均匀，向下突出峰较小，说明胶体溶液均一。
对比例1
一种锂离子电池胶体溶液均匀性的检测方法，该检测方法包括：
(1)将聚偏二氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)以重量比为3:50称量后待用，将PVDF加入NMP中，使用双星式搅拌机搅拌，线速度为5m/min，搅拌1h制得待测胶体溶液样品。
(2)取适量的待测胶体溶液样品放入样品管(55mm高，直径275mm的透明玻璃瓶)中，待测试用。
(3)将步骤(2)所取的样品进行照射，波长采用880nm的近红外光，得到透射光强度谱图，结果如图1所示，并计算光强的STDEV值。通过计算得知STDEV值为0.679，且由图1可以看出待测胶体溶液样品的透射光强度集中分布在78％左右，且光强向下的尖锐峰，说明胶液A存在未分散开的大胶团。
对比例2
与实施例4的区别为：采用目测法测试待测胶体溶液样品的均匀性。
检测结果为胶液透明溶解完全。
对比例3
与实施例9的区别为：采用目测法测试待测胶体溶液样品的均匀性。
检测结果为胶液透明溶解完全。
对比例4
与实施例10的区别为：采用目测法测试待测胶体溶液样品的均匀性。
检测结果为胶液透明溶解完全。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：根据实施例1和对比例1，可以知道，胶液的均匀性随着搅拌时间的增加，均匀性变大，STDEV值变小，这与所测的结果相符。根据光强度，而实施例1集中在80％左右，对比例1的光强集中在78％左右，说明随着时间的增加，胶团分散开，形成相对均匀的胶液，透射光增强。
同时比较实施例1至4可知，将溶剂和粘合剂的重量比限定在本申请优选的范围内有利于提高胶体溶液均匀性测试结果的准确性。
比较实施例1、5至8可知，将近红外光的波长限定在本申请优选的范围内有利于提高胶体溶液均匀性测试结果的准确性。。
比较实施例4和对比例2、实施例9和对比例3、实施例10和对比例4可知，采用本申请提供的方法有利于提高胶体溶液均匀性测试结果的准确性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种胶体溶液均匀性的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
将粘结剂和溶剂混合，得到待测胶体溶液样品；
采用近红外光对所述待测胶体溶液样品进行照射，得到透射光强度图谱；
根据所述透射光强度图谱计算光强的标准偏差值，当所述光强的标准偏差值≤0.55，所述待测胶体溶液样品均匀性好。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水；
所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、羧甲基纤维素组成的组中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述溶剂为水，所述粘结剂为羧甲基纤维素。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述粘结剂与所述溶剂的重量比为(0.5～5):50。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述近红外光的波长为780nm～2.5μm。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述近红外光的波长为800～1500nm。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：在搅拌下，使所述胶粘剂和所述溶剂混合，得到所述待测胶体溶液样品，其中，所述搅拌过程的搅拌速率为3～18m/s，搅拌时间为30～360min。
9.权利要求1至8中任一项所述的检测方法在锂离子电池制造领域中的应用。
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