CN112945791A - 一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法 - Google Patents

一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法 Download PDF

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薄晋科
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Abstract

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法。本发明提供的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其通过粘结剂在高温下的失重比来表征浆料的分散性。本发明通过监测浆料烘干后粉料的失重比，即可得知吸收粘结剂的导电剂在浆料中的分散性，或是粘结剂在无导电剂的浆料(主材)中的分散情况。相比传统浆料粘度测试方法，本发明通过测试浆料粉末中粘结剂高温失重比评价浆料分散性的方法具有更精确性的优点。同时本发明所述方法适用性更广，不仅适用于多种材料的配料过程的浆料分散性评价，而且也适用于不含导电剂的浆料分散性评价。

Description

一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法
技术领域
本发明属于锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法。
背景技术
锂离子二次电池在使用过程中常以串并联方式连接，以应对使用设备的电压与电流要求。如果电池一致性较差，很容易出现串联电池间的反充电现象——被反充电的电池负极铜箔溶解并逐步沉积于正极极片之上，造成被充电电池内阻逐渐增大，电池使用发热严重。而电池过热容易引起电池起火爆炸，有很大的风险。因此，电池一致性是电池性能的重要指标之一。
影响电池一致性的主要因素是由于原材料与生产制程量较大而导致浆料分散性差，因此有效评估浆料的分散性可作为判断电池一致性的有效手段。
目前，评价浆料分散性的传统方法是通过测试浆料的粘度大小加以判定的，然而由于温度、设备差异、浆料的固含量等会影响浆料粘度大小，导致了现有评价结果准确性较低。
专利CN106018699B公布了一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，该方法利用了各材料含碳元素在浆料中分散均匀性的不同导致所取样品的含碳量差异的原理，通过各取样中碳元素含量的标准差大小评价浆料的分散性。然而，碳元素含量的标准差实质上对应的是碳元素在浆料中的分散情况，并不能完全反映出该碳元素所属材料在浆料中分散情况，例如对于负极材料为石墨的浆料，其中石墨与导电剂同为碳元素，仅通过碳元素含量标准差是无法判断负极石墨和导电剂在浆料中的分散情况。
发明内容
本发明提供一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其通过粘结剂在高温下的失重比来表征浆料的分散性。
本发明研究发现，在含有导电剂的浆料的制备工序中，粘结剂会被导电剂大量吸收；而在无导电剂的浆料的制备工序中，粘结剂会被主材大量吸收；基于此，本发明提出利用主材和导电剂的高温下稳定、而粘结剂高温下易分解的规律，通过监测浆料烘干后粉料的失重比，即可得知吸收粘结剂的导电剂在浆料中的分散性，或是粘结剂在无导电剂的浆料(主材)中的分散情况。
本发明所述方法适用性广，满足目前一些大厂对于无导电剂的磷酸铁锂浆料、三元材料浆料、锰酸锂浆料、钴酸锂浆料的分散性评判需求；同时该方法还解决了因不同材料碳元素含量相近而无法有效评判浆料分散性的问题，如以石墨为负极主材的浆料分散性评价。
本发明所述方法适用于含有本领域常用粘结剂的浆料。只要能够保证粘结剂与主材、导电剂具有显著的高温稳定性差异即可通过本发明所述方法判断浆料的分散性。根据本发明的一些实施例，所述粘结剂为PVDF或者CMC。PVDF在316℃发生热分解，CMC在322℃发生热分解，相比通过乙炔气体2000℃裂解得到的导电剂，采用该粘结剂更有利于降低检测能耗，方便操作的优点。
本发明所述的失重比通过热重分析法获得。具体温度根据浆料中各材料在高温下稳定性而确定。
根据本发明的一些实施例，所述浆料由磷酸铁锂：PVDF按质量比96-97：3-4组成，对应的热重分析的温度为500-510℃。
根据本发明的一些实施例，所述浆料由三元镍钴锰：PVDF：导电炭黑按质量比96-97：1-2：1-2组成，对应的热重分析的温度为500-510℃。
根据本发明的一些实施例，所述浆料由石墨：CMC：导电炭黑：SBR按质量比94-95：2-3：1-2：1-2组成，对应的热重分析的温度为330-340℃。
根据本发明的一些实施例，所述浆料的主材可选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、富锂材料等正极材料；或者选自石墨、钛酸锂、硅氧、合金负极等负极材料。
根据本发明的一些实施例，所述浆料的导电剂选自乙炔黑、导电炭黑、Super-P、KS-6、VGCF或CNT中的一种或多种。
作为本发明的具体实施方式之一，所述锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，包括：取样，烘干至粉末，热重分析及标准差分析。通过标准差的大小及变化趋势评价浆料的分散均匀性。
本不同于传统分散性评价方法，本发明所述方法须将浆料样品进行烘干预处理。本发明所述烘干是通过电磁加热实现的，烘干条件为：加热功率2000-2010W，加热时间8-10min。研究表明，合理控制烘干程度有助于所得粉末形态松散、避免过度干燥结实，不利于粘结剂挥发，影响检测结果准确性。优选地，加热功率2000W，加热时间10min。
为了尽可能提高评价准确性，通常会在浆料容器中不同区域分别取样，取样点越多越分散，相应的评价结果越准确。
本发明的有益效果如下：
(1)相比传统浆料粘度测试方法，本发明通过测试浆料粉末中粘结剂高温失重比评价浆料分散性的方法具有更精确性的优点。
(2)本发明所述方法适用性更广，不仅适用于多种材料的配料过程的浆料分散性评价，例如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、富锂材料及它们的共混物等正极材料以及石墨、钛酸锂、硅氧、合金负极及它们的共混物等负极材料，而且也适用于不含导电剂的浆料分散性评价。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实施例中各组分均可通过市售购买得到。
实施例1
评估不含导电剂的磷酸铁锂浆料的分散性，配方为(质量比)：磷酸铁锂：PVDF＝97：3。
具体步骤如下：
1、分别在浆料桶的上中下三层各取五个样品，然后将样品涂覆于铝箔上；
2、带有浆料的箔材平放于电磁炉上；开启电磁炉进行加热；加热功率2000W；加热时间10min；
3、浆料干燥后的粉料取其一部分，进行热重分析，温度500℃；将测得的数据进行标准差分析，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆料的分散均匀性。
从下表中可以看出，上层、中层以及下层标准差差别较大，证明浆料中各组分没有分散均匀。
表1磷酸铁锂浆料烘干后失重比％
位置 测试1 测试2 测试3 测试4 测试5 标准差
上层 2.35 2.25 2.26 2.28 2.25 0.042
中层 2.32 2.36 2.35 2.39 2.35 0.025
下层 2.45 2.42 2.41 2.45 2.43 0.018
实施例2
评估三元镍钴锰浆料的分散性，配方为(质量比)：三元镍钴锰∶PVDF∶导电炭黑＝96∶2∶2。
1、分别在浆料桶的上中下三层各取五个样品，然后将样品涂覆于铝箔上；
2、带有浆料的箔材平放于电磁炉上；开启电磁炉进行加热；加热功率2000W；加热时间10min；
3、浆料干燥后的粉料取其一部分，进行热重分析，温度500℃；将测得的数据进行标准差分析，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆料的分散均匀性。
从下表中可以看出，上层、中层以及下层标准差基本一致，证明浆料中各组分分散均匀。
表2三元镍钴锰浆料烘干后失重比％
位置 测试1 测试2 测试3 测试4 测试5 标准差
上层 1.59 1.58 1.56 1.55 1.57 0.016
中层 1.58 1.59 1.57 1.55 1.58 0.015
下层 1.57 1.58 1.56 1.57 1.60 0.015
实施例3
评估负极石墨浆料的分散性，配方为(质量比)：石墨∶CMC∶导电炭黑∶SBR＝94.5∶2.5∶1∶2。
1、分别在浆料桶的上中下三层各取五个样品，然后将样品涂覆于铝箔上；
2、带有浆料的箔材平放于电磁炉上；开启电磁炉进行加热；加热功率2000W；加热时间10min；
3、浆料干燥后的粉料取其一部分，进行热重分析，温度330℃；将测得的数据进行标准差分析，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆料的分散均匀性。
从下表中可以看出，上层、中层以及下层标准差基本一致，证明浆料中各组分略有分散不均。
表3负极石墨浆料烘干后失重比％
位置 测试1 测试2 测试3 测试4 测试5 标准差
上层 1.99 1.98 1.95 1.94 1.96 0.020
中层 1.98 1.99 1.96 1.94 1.98 0.019
下层 1.96 1.98 1.99 1.96 2.00 0.016
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，通过粘结剂在高温下的失重比表征浆料的分散性。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述粘结剂为PVDF或者CMC。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述浆料由磷酸铁锂：PVDF按质量比96-97：3-4组成，对应的热重分析的温度为500-510℃。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述浆料由三元镍钴锰：PVDF：导电炭黑按质量比96-97：1-2：1-2组成，对应的热重分析的温度为500-510℃。
5.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述浆料由石墨：CMC：导电炭黑：SBR按质量比94-95：2-3：1-2：1-2组成，对应的热重分析的温度为330-340℃。
6.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述浆料的主材选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、富锂材料正极材料中的一种；或者选自石墨、钛酸锂、硅氧、合金负极材料中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述浆料的导电剂选自乙炔黑、导电炭黑、Super-P、KS-6、VGCF或CNT中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，包括：取样，烘干至粉末，热重分析及标准差分析。
9.根据权利要求8所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述烘干是通过电磁加热实现的，烘干条件为：加热功率2000-2010W，加热时间8-10min。
10.根据权利要求8或9所述的锂离子二次电池浆料分散性的评估方法，其特征在于，所述取样是在浆料容器中不同区域分别取样。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113567293A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 湖北亿纬动力有限公司 一种碳纳米管导电浆料中的碳纳米管含量的测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102854083A (zh) * 2012-08-15 2013-01-02 深圳市德方纳米科技有限公司 一种评估锂离子电池负极材料浆料沉降性和均匀性的方法
CN106018699A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 中天储能科技有限公司 一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法
CN107655790A (zh) * 2017-08-18 2018-02-02 多氟多（焦作）新能源科技有限公司 电池浆料的均匀度的测量方法
JP2018067406A (ja) * 2016-10-18 2018-04-26 松本油脂製薬株式会社 二次電池スラリー用分散剤組成物及びその利用
CN109612871A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 东莞维科电池有限公司 一种锂电池负极材料混合均匀性的测试方法
CN109765139A (zh) * 2019-01-15 2019-05-17 东莞维科电池有限公司 一种锂电池正极材料混合均匀性的测试方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102854083A (zh) * 2012-08-15 2013-01-02 深圳市德方纳米科技有限公司 一种评估锂离子电池负极材料浆料沉降性和均匀性的方法
CN106018699A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 中天储能科技有限公司 一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法
JP2018067406A (ja) * 2016-10-18 2018-04-26 松本油脂製薬株式会社 二次電池スラリー用分散剤組成物及びその利用
CN107655790A (zh) * 2017-08-18 2018-02-02 多氟多（焦作）新能源科技有限公司 电池浆料的均匀度的测量方法
CN109612871A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 东莞维科电池有限公司 一种锂电池负极材料混合均匀性的测试方法
CN109765139A (zh) * 2019-01-15 2019-05-17 东莞维科电池有限公司 一种锂电池正极材料混合均匀性的测试方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113567293A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 湖北亿纬动力有限公司 一种碳纳米管导电浆料中的碳纳米管含量的测试方法

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