CN112697649A - 电池电解液浸润性的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池电解液浸润性的测试方法，属于电解液浸润技术领域。本发明电池电解液浸润性的测试方法包括：将待测试的电池中的极片取出，由取出的极片得到等比例缩放该极片的图片，由该图片得出极片的浸润比例，根据浸润比例评价浸润性。该方法克服了传统惯用的重量称量法无法准确评估浸润性的缺陷，该方法非常巧妙地利用等比例缩放该极片的图片中浸润区域与极片区域的面积比，得到该极片的浸润比例，能够准确反映出浸润区域在整个极片中占有的比例，对浸润性评估的方式更准确，通过该电池电解液浸润性的测试方法对浸润性进行评估和验证，可降低成品电池检测时的经济和时间的成本，且该方法操作简单，易实施，适用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池电解液浸润性的测试方法，属于电解液浸润技术领域。
背景技术
电池中电解液的浸润性对电池的综合性能影响较大，比如若电池中电解液的浸润性不好，离子传输路径将变远，这将阻碍锂离子在正负极之间的穿梭，而且未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应，同时电池界面电阻增大，从而影响锂离子电池的倍率性能、循环性能、放电容量和使用寿命等。
因此，需要对电解液浸润性进行测试，通过测试电解液浸润性，可用于对浸润效果的验证提供数据支撑；也可为对未知电解液的改进方面提供数据支撑，评估出未知电解液相对于现有电解液的浸润效果；还可用于对未知电极的改进方面提供数据支撑，评估出未知电极相对于现有电极的浸润效果；还可用于对电池注液量的改进方面提供数据支撑，评估出合适的电池注液量。
目前，针对电池电解液浸润性的评估很难给出科学有效的方法判断实际浸润效果，多数是通过注液前后和degas后的重量称量方法来得出浸润效果，实际上该重量称量的方法只能得出锂离子电池电极对电解液的保液量，无法准确评估浸润性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池电解液浸润性的测试方法，该测试方法能够更准确地评估浸润性。
本发明的技术方案如下：
一种电池电解液浸润性的测试方法，包括以下步骤：
将待测试的电池中的极片取出，由取出的极片得到与该极片等比例缩放的图片，由该图片得出极片的浸润比例，根据浸润比例和浸润时间得到浸润性；
所述浸润比例P为：
式中，S浸润区域为浸润区域面积，S极片区域为极片区域面积。
本发明的电池电解液浸润性的测试方法，克服了传统惯用的重量称量法(只能得到保液量)无法准确评估浸润性的缺陷，本申请的方法是由极片得到与该极片等比例缩放的图片，而后非常巧妙地利用该图片中浸润区域与极片区域的面积比，得到该极片的浸润比例，该浸润比例能够非常准确地反映出了电池中极片的被浸润区域在整个极片中占有的比例，根据浸润比例P，可得出电池极片中未接触电解液，无法参与电池电化学反应的比例(即为1-P)，若浸润比例P越大，电池极片接触电解液的区域越大，参与电池电化学反应的区域越大，如浸润比例P达到100％时，则说明电极极片整个区域均可参与电池电化学反应，若浸润比例P 越小，离子传输路径越远，参与电池电化学反应的区域越小。
该方法根据浸润比例和浸润时间对浸润性进行评估的方式更准确，通过本发明的电池电解液浸润性的测试方法对电池电解液浸润性进行评估和验证，可减少成品电池通过繁琐的电化学性能检测和循环测试的工序，降低成品电池检测时的经济和时间的成本，且该方法操作简单，易实施，不需要特殊的设备或装置，适用广泛。
本发明的电池电解液浸润性的测试方法，可对电池注液量、极片或电解液等改进方面提供数据支撑。如用于对浸润效果的验证提供数据支撑；对未知电解液的改进方面提供数据支撑，评估出未知电解液相对于现有电解液的浸润效果；对未知电极的改进方面提供数据支撑，评估出未知电极相对于现有电极的浸润效果；对电池注液量的改进方面提供数据支撑，评估出合适的电池注液量。
可以理解的是，浸润比例越大，说明浸润的越完全，浸润性越优。如果浸润时间相同，浸润比例大的，该浸润时间下浸润性较优。
为了更全面地评估浸润性，优选地，所述电解液浸润性还包括浸润率，所述浸润率为浸润比例与浸润时间之比。如果浸润比例相同，浸润率大的浸润性较优。
浸润率可充分体现电解液的浸润速率，浸润率大时表明电解液可更快的渗透入电极。采用浸润率高的电解液可有效缩短电解液注液后的浸润时间，提升产能，降低生产成本。
对于卷绕方式组装的电池，可利用本发明的电池电解液浸润性的测试方法对正极和/或负极进行测试，得出正极和/或负极浸润比例、浸润时间和浸润率。
对于叠片方式组装的电池，可利用本发明的电池电解液浸润性的测试方法对每张极片进行测试，有效判断出每张极片的浸润性。考虑到电解液首先浸润电池正反面外侧的极片，而后逐渐浸润到中部的极片，可以通过测试典型的极片来评估浸润性，为了进一步节约时间成本，提高效率，优选地，所述极片包括电池正反面外侧和中部的极片。可以理解的是，所述极片可以是正极极片，也可以是负极极片。
可以理解的是，本发明的电池电解液浸润性的测试方法可以对任意时间段的已经经过浸润的极片进行测试，得到相应时间段下电池中极片的浸润性，即可根据需要设定测试时间。为了有效评估出封装后的电池电解液浸润性，优选地，待测试的电池为封装后的电池。
可以理解的是，本申请的电池电解液浸润性的测试方法中，将待测试的电池中的极片取出，可通过对电池进行拆解，从而取出极片。容易理解的是，该方法的浸润比例和浸润率是由与极片等比例缩放的图片中计算得到的，为了降低误差，应尽可能地减少极片取出的过程中和由取出的极片得到与该极片等比例缩放的图片的过程中浸润区域的变化，以采用合适的环境湿度、温度和尽可能短的时间为优选技术方案。
为了进一步减少浸润区域的变化，防止电解液挥发对检测数据的影响，优选地，所述极片取出的过程中，极片所处环境的湿度为1.2％～0.125％。湿度为1.2％～0.125％的环境可有效缓解电解液的挥发，进而得到更准确的数据，露点温度为-30°～-50°。
为了进一步减少浸润区域的变化，防止电解液挥发对检测数据的影响，优选地，所述极片取出的过程中，极片所处环境的温度为25±3℃。
容易理解的是，当得到的图片与取出的极片是等比例缩放时，由该图片得到的浸润比例与极片中的浸润比例是完全等同的，得到的测试数据才是准确的。为了进一步提高电池电解液浸润性的测试方法得到的数据的准确性，优选地，所述等比例缩放该极片的图片为拍照得到的照片；拍照时，相机镜头与极片平行。相机镜头与极片平行，可避免镜头倾斜对检测结果的影响。
优选地，拍照时，相机位于极片中心正上方。将相机设置在极片中心正上方，相机镜头与极片平行，可避免镜头倾斜对检测结果的影响。
可以理解的是，为了进一步缩短由取出的极片得到与该极片等比例缩放的图片所用的时间，缓解电解液的挥发，以得到更准确的数据，可以事先将相机固定在用来放置极片的检测台的正上方，并使得相机的镜头平行于检测台，在检测台上标注好极片放置的位置，这样将极片取出后，只需要立即将极片放置在检测台的相应位置上，然后拍照即可。可以理解的是，相机与检测的距离，应当满足既能够拍出极片的全貌，又能够得到等比例缩放的清晰的照片。若要对多个极片的浸润比例进行测试，可采用多个含检测台和相机的拍照设备。
由浸润区面积除以极片区域面积得到的浸润比例可通过多种方法得到。
优选地，所述浸润比例P的计算方法为：裁剪出图片中的极片区域，称极片区域的重量，记为m极片区域，再裁剪出浸润区域，称浸润区域的重量，记为m浸润区域，则浸润比例P为：
为了得到极片区域和浸润区域的面积之比，该方法非常巧妙地利用图片中各区域的重量之比与面积之比是等同的特点，通过称取极片区域和浸润区域的重量，由极片区域和浸润区域的重量之比得到浸润比例P。该浸润比例P的计算方法非常方便，简单，很容易操作，不需要特殊的设备，适用范围比较广泛。
可以理解的是，该方法中的图片需要打印出来，该图片打印时所用的承载图片的材质可以是任意地方便裁剪且密度均匀的材质，如常用的用于打印照片的纸张。
裁剪出图片中的极片区域，是沿极片尺寸区域进行裁剪(只裁剪电池极片涂布区域)，然后称量其重量并记录数据。裁剪出浸润区域，是将电池极片浸润区域(浸润区与非浸润区有明显色差)进行裁剪，然后称量其重量并记录数据。
优选地，所述浸润比例的计算方法为：对照片中的浸润区域和极片区域的色差进行分析，得出浸润区域与极片区域面积之比，即为浸润比例。采用该方法可快速准确地计算出浸润比例，且该方法无需将图片打印出来，直接将拍照后极片通过CCD视觉检测软件分析，通过极片中浸润区和极片涂布区(排除电池极片极耳)色差判断出电池极片浸润区占极片涂布区的百分比得出电池极片的浸润面积。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一、本发明的电池电解液浸润性的测试方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，要测试的电池是叠片方式组装的锂离子电池，待测试的电池为除气终封后的电池，测试的极片为电池正反面外侧和中部的极片。包括以下步骤：
(1)准备工作
拍照设备的准备：准备一个平整的用于放置极片的检测台，在检测台上作出极片放置位置的标记区域，在该标记区域的正上方固定相机，调整相机的镜头，使镜头与检测台的标记区域平行，相机镜头的中心与标记区域的中心垂直于检测台的标记区域。利用同样的方式再准备两组拍照设备。
调整测试环境的温度和湿度，使得温度为25±3℃，湿度为＜1.2％。
(2)拍照
将degas终封后的电池在25±3℃的温度和＜1.2％的湿度下进行拆解，得到电池正反面外侧和中部的极片，然后分别将极片放置在检测台的标记区域，分别进行拍照，即得与该极片等比例缩放的照片，从拆解到拍照完成所用的总时间为180s。
(3)浸润性
将步骤(2)得到的电池正面外侧的极片、反面外侧的极片、中部的极片的照片打印出来，沿极片尺寸区域(只裁剪电池极片涂布区域)对照片进行裁剪，得到极片区域，称极片区域的重量，依次为3.101g、3.104g和3.109g，再依次裁剪出浸润区域，称浸润区域的重量，依次为3.067g、3.048g和3.078g，按照式(1)计算得到极片的浸润比例P依次为98.9％、98.2％和99.0％。
式中，S浸润区域为浸润区域面积，S极片区域为极片区域面积。
鉴于对电池拆解时的浸润时间为24h，按照浸润率为浸润比例与浸润时间之比，计算得到极片的浸润率依次为0.0412、0.0409、0.0413。
实施例2
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，要测试的电池是叠片方式组装的锂离子电池，待测试的电池为degas终封后的电池，测试的极片为电池正反面外侧和中部的极片。包括以下步骤：
将实施例1步骤(2)得到的电池正面外侧的极片、反面外侧的极片、中部的极片的照片通过CCD视觉检测软件分析，通过极片中浸润区和极片涂布区(排除电池极片极耳)色差，得出电池极片浸润区占极片涂布区的百分比得出电池极片的浸润面积，按照浸润率为浸润比例与浸润时间之比，计算得到浸润率。
实施例3
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，与实施例1的不同之处在于，该实施例测试不同浸润时期的电池电解液浸润性，即按照实施例1的电池电解液浸润性的测试方法分别测试不同浸润时期的浸润比例，并由浸润比例除以浸润时间，得到浸润率。
实施例4
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，与实施例1的不同之处在于，该方法是用于对比两种电解液的浸润性，按照相同的方式组装电池，两个电池唯一的区别在于电解液的种类，然后在相同的浸润时间下拆解电池，均按照实施例1的电池电解液浸润性的测试方法对两个含有不同电解液的极片的浸润性进行对比。
实施例5
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，与实施例1的不同之处在于，该方法是用于对比两种正极极片的浸润性，按照相同的方式组装电池，两个电池唯一的区别在于正极极片不同，然后在相同的浸润时间下拆解电池，均按照实施例1的电池电解液浸润性的测试方法对两个含有不同正极极片的浸润性进行对比。
实施例6
本实施例的电池电解液浸润性的测试方法，与实施例1的不同之处在于，该方法是用于对比两种不同注液量的电池电解液浸润性，按照相同的方式组装电池，两个电池唯一的区别在于注液量不同，然后在相同的浸润时间下拆解电池，均按照实施例1的电池电解液浸润性的测试方法对两个注液量不同的电池电解液浸润性进行对比，确定出最佳的注液量。
Claims (10)
1.一种电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测试的电池中的极片取出，由取出的极片得到等比例缩放该极片的图片，由该图片得出极片的浸润比例，根据浸润比例评价浸润性；
所述浸润比例P为：
式中，S浸润区域为浸润区域面积，S极片区域为极片区域面积。
2.根据权利要求1所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述电解液浸润性还包括浸润率，所述浸润率为浸润比例与浸润时间之比。
3.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述极片包括电池正反面外侧和中部的极片。
4.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，待测试的电池为封装后的电池。
5.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述极片取出的过程中，极片所处环境的湿度为1.2％～0.125％。
6.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述极片取出的过程中，极片所处环境的温度为25±3℃。
7.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述等比例缩放该极片的图片为拍照得到的照片；拍照时，相机镜头与极片平行。
8.根据权利要求7所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，拍照时，相机位于极片中心正上方。
9.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述浸润比例P的计算方法为：
裁剪出图片中的极片区域，称极片区域的重量，记为m极片区域，再裁剪出浸润区域，称浸润区域的重量，记为m浸润区域，则浸润比例P为：
10.根据权利要求1或2所述的电池电解液浸润性的测试方法，其特征在于，所述浸润比例的计算方法为：
对照片中的浸润区域和极片区域的色差进行分析，得出浸润区域与极片区域面积之比，即为浸润比例。
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