CN113720732A - 负极浆料稳定性的预测方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负极浆料稳定性的预测方法，所述方法包括：确定用于制作负极浆料的石墨来料种类；根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度；根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来预测选取的石墨来料制作的锂电池的性能。本发明还公开一种负极浆料稳定性的预测系统及存储介质。本发明旨在通过检测石墨来料的相应参数即可预测所述石墨来料制备的负极浆料的初始粘度及稳定性，进而用于后续评价锂电池的性能，指导石墨负极材料的开发。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种负极浆料稳定性的预测方法、系统及存储介质。
背景技术
锂离子动力电池是新能源汽车的核心部件，决定了新能源汽车未来的走向，因此，对锂离子电池的研究将成为一种趋势，其中对锂离子电池的性能起到重要作用的因素在于在于制备锂离子电池的负极浆料，尤其是负极浆料的稳定性尤为重要。现有技术CN102539294A中记载了将负极浆料样品盛放于分液漏斗中，并静置2-4h，并分别从分液漏斗上的上下两层量取负极浆料，通过超声分散处理后，采用激光粒度分析仪测量负极浆料颗粒粒度，进而通过上下两层的负极浆料颗粒粒度比值确定负极浆料的稳定性；同时，现有技术CN106124363A中记载了将配置好的负极浆料进行浆料粘度根据测试速度由大至小和由小至大的两种方式来获取负极浆料的随转速的两条变化曲线，进而根据两条变化曲线的重合情况来判定负极浆料的稳定性，可见，上述现有技术都是需要直接对负极浆料进行处理，方可获取对应的负极浆料稳定性好或差的结果，从而在确定负极浆料稳定性具有一定的局限性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种负极浆料稳定性的预测方法、系统及存储介质，旨在解决现有的用于确定锂离子电池的负极浆料稳定性需要制作负极浆料并做进一步处理的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种配件产量的生产控制方法，所述方法包括以下步骤：
确定用于制作负极浆料的石墨来料种类；
根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度；
根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。
可选地，所述根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度的步骤，包括：
获取所述石墨来料的非极性表面能和比表面积；
根据所述石墨来料的非极性表面能和比表面积得到所述石墨来料的质量非极性表面能；
将所述石墨来料的质量非极性表面能根据下述公式得到所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度，具体公式如下：
y＝399.25In(E1)+3044.7；
E1为所述石墨来料的质量非极性表面能，y为负极浆料的初始粘度。
可选地，所述根据所述石墨来料的非极性表面能和比表面积得到所述石墨来料的质量非极性表面能的步骤，包括：
将所述石墨来料的非极性表面能和比表面积相乘得到所述石墨来料的质量非极性表面能，具体计算公式如下：
E1＝E2×S；
E2为石墨来料的非极性表面能，单位为mJ/m2，S为所述石墨来料的比表面积，单位为m2/g，E1为石墨来料的质量非极性表面能，单位为mJ/g。
可选地，所述获取所述石墨来料的非极性表面能的步骤，包括：
采用两种预设溶剂通过表面能检测设备获取所述石墨来料的非极性表面能，所述溶剂包括水、二碘甲烷、三氯甲烷、甲酰胺、乙二醇中的任意两种。
可选地，所述石墨来料包括人造石墨、天然鳞片石墨和天然微晶石墨中一种石墨或多种依照预设比例的混合石墨。
可选地，所述根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性的步骤，包括：
将所述预测得到的负极浆料的初始粘度通过斯托克斯沉速公式(Stockesformula)得到所述负极浆料的沉降速率，以使基于所述负极浆料的沉降速率与所述负极浆料稳定性的正相关，进而用于评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种负极浆料稳定性的预测系统，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的负极浆料稳定性的预测程序，所述负极浆料稳定性的预测程序被所述处理器执行时实现如上述所述的负极浆料稳定性的预测方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有负极浆料稳定性的预测程序，所述负极浆料稳定性的预测程序被处理器执行时实现如上述所述的负极浆料稳定性的预测方法的步骤。
本发明提供一种负极浆料稳定性的预测方法，通过确定用于制作负极浆料的石墨来料种类；根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度；根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。实现通过测定制作负极浆料的石墨来料的质量非极性表面能这一参数，即可预测所述石墨来料制备的负极浆料的初始粘度及稳定性，进而用于评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能，以及基于质量非极性表面能与锂电池性能的相关性，开发出高质量非极性表面能的石墨负极材料；该方法操作简单、方便且实用性强，并可作为锂离子电池中石墨负极材料检测技术规范重要参数。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的负极浆料稳定性的预测系统的结构示意图；
图2为本发明负极浆料稳定性的预测方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明负极浆料稳定性的预测方法验证实验中根据石墨来料预测的负极浆料的初始粘度与实际测量的石墨来料制备的负极浆料的初始粘度的对比图；
图4为本发明负极浆料稳定性的预测方法验证实验中石墨来料制备的锂电池的循环性能的对比图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的负极浆料稳定性的预测系统的结构示意图。
如图1所示，该系统可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以红外接收模块，用于接收用户通过遥控器触发的控制指令，可选的用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的负极浆料稳定性的预测系统的结构并不构成对负极浆料稳定性的预测系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本发明负极浆料稳定性的预测系统的具体实施例与下述负极浆料稳定性的预测方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
参照图2，本发明负极浆料稳定性的预测方法提供第一实施例的流程示意图，所述方法包括：
步骤S10，确定用于制作负极浆料的石墨来料种类。
本实施例中，所述石墨来料包括人造石墨、天然鳞片石墨和天然微晶石墨中一种石墨或多种依照预设比例的混合石墨。
步骤S20，根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度。
本实施例中，通过获取所述石墨来料的非极性表面能和比表面积；进而根据所述石墨来料的非极性表面能和比表面积得到所述石墨来料的质量非极性表面能；并根据下述公式得到预测的所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度，具体公式如下：
y＝399.25In(E1)+3044.7； ⑴
其中，E1为所述石墨来料的质量非极性表面能，y为预测的负极浆料的初始粘度。
同时，所述石墨来料的质量非极性表面能由将所述石墨来料的非极性表面能和比表面积相乘得到，具体的计算公式如下：
E1＝E2×S；
其中，E1为石墨来料的非极性表面能，单位为mJ/m2，S为所述石墨来料的比表面积，单位为m2/g，E2为石墨来料的质量非极性表面能，单位为mJ/g。
并且其中石墨的非极性表面能一般通过现有的表面能检测设备可以直接检测得出，即采用两种预设溶剂通过表面能检测设备获取所述石墨来料的质量非极性表面能，所述溶剂包括水、二碘甲烷、三氯甲烷、甲酰胺、乙二醇中的任意两种。
步骤S30，根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。
本实施例中，将所述预测得到的负极浆料的初始粘度通过斯托克斯沉速公式(Stockes formula)得到所述负极浆料的沉降速率，并基于所述所述负极浆料的沉降速率与所述负极浆料稳定性的负相关，进而预测所述负极浆料的稳定性。具体地Stockes公式如下：
其中：ν为浆料沉降速率；Δρ为石墨与水的密度之差；ɡ为重力加速度常数；r为石墨颗粒粒径；
为石墨颗粒在水中的体积占比；η为石墨浆料的初始粘度。由上述可知，由石墨来料制备的石墨负极浆料的初始粘度与负极浆料的沉降速率呈反比，且本领域技术人员可知，由于石墨表面吸附分散剂越多，带电荷越多，越不容易沉降，所以石墨负极浆料的稳定性也越好，因此，负极浆料的稳定性与负极浆料的沉降速率是负相关的，进而通过获取负极浆料的沉降速率来实现获取负极浆料的稳定性。
本申请中，通过确定用于制作负极浆料的石墨来料种类；根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度；根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。实现了通过测定制作负极浆料的石墨来料质量非极性表面能这一参数，即可预测所述石墨来料制备的负极浆料的初始粘度及稳定性，进而用于评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能，该方法操作简单、方便且实用性强，并可作为锂离子电池中石墨负极材料检测技术规范重要参数。
为了验证上述方法的实用性，本申请中提出了下述验证性实验：
负极浆料的制备及稳定性测试：
实施例1
步骤S1、物性参数测试：测试人造石墨A来料的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到，该人造石墨表面能值为4.0mJ/m2，其中表面能极性部分为3.3mJ/m2，非极性部分为0.7mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量(固含量＝某固体物质质量/总固体质量，下同)为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性(粘度下降30％对应的时间越长，浆料越稳定，下同)。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例2
步骤S1、物性参数测试：测试人造石墨B来料的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能，采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该人造石墨表面能值为10.9mJ/m2，其中表面能极性部分为5.1mJ/m2，非极性部分为5.8mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例3
步骤S1、物性参数测试：测试人造石墨C比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该人造石墨表面能值为69.1mJ/m2，其中表面能极性部分为21.4mJ/m2，非极性部分为47.7mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例4
步骤S1、物性参数测试：测试天然鳞片石墨来料的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该天然鳞片石墨表面能值为30.1mJ/m2，其中表面能极性部分为8.1mJ/m2，非极性部分为21.9mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例5
步骤S1、物性参数测试：测试天然微晶石墨来料的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该天然微晶石墨表面能值为63.9mJ/m2，其中表面能极性部分为18.8mJ/m2，非极性部分为45.1mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例6
步骤S1、物性参数测试：测试混合石墨(人造石墨+天然石墨)A来料比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该混合石墨表面能值为45.1mJ/m2，其中表面能极性部分为0.7mJ/m2，非极性部分为44.4mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
实施例7
步骤S1、物性参数测试：测试混合石墨(人造石墨+天然石墨)B来料的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。该混合石墨表面能值为29.7mJ/m2，其中表面能极性部分为7.6mJ/m2，非极性部分为22.1mJ/m2；
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。
数据统计与分析
根据上述实施例1至7中制备的负极浆料，通过稳定性测试得到在浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间，以及制得的锂电池长期循环性能，具体如下表1：
表1不同石墨来料原料数据和浆料初始粘度&稳定性&锂电池性能
由上表1可知：本申请中在制备负极浆料的实施例中通过使用不同石墨来料，根据测出石墨来料的比表面积、表面能(极性表面积和非极性表面能)、负极浆料初始粘度和稳定时间数据，其中质量非极性表面能采用比表面积和非极性表面能乘积计算得出，可以得出，石墨原料的质量非极性表面能部分越大，越不容易被极性水溶剂润湿，吸附的非极性有机分散剂越多，浆料的初始粘度也越大；同时，如图3所示，在上述实施例中的质量非极性表面能(E1)与浆料初始粘度(y)的散点图，基本满足本实施例步骤S10中例举的E1-所述石墨来料的质量非极性表面能与y-预测的负极浆料的初始粘度的线性公式(1)，即y＝399.25In(E1)+3044.7。
可见，随着石墨来料的质量非极性表面能增大，制得的石墨负极浆料初始粘度越大，对应的稳定时间也越长，进而对应的石墨负极浆料的稳定性也越好；且当石墨来料质量非极性表面能增大到16mJ/g时，初始粘度不再增加，并且基于石墨来料的质量非极性表面能与制备的负极浆料的初始粘度的满足线性关系(1)，进而石墨来料的质量非极性表面能可以作为预测石墨负极材料批次稳定性的重要依据。
同时，石墨负极浆料稳定性越好，极片涂膜更均匀，制成的半电池负极充放电锂离子浓度更均匀，有利于锂电池的长期性能。可基于质量非极性表面能与锂电池性能的相关性，开发出高质量非极性表面能的石墨负极材料。
有效性比对试验
进一步地，为了验证质量非极性表面能影响石墨浆料初始粘度和稳定性的有效性，开发出长期性能优良的锂电池，对实施例1、实施例2和实施例3中的石墨进行改性，分别得到石墨A’、B’和C’。这三种石墨按相同制备步聚制得对应的石墨负极浆料，分别记为实施例8、实施例9和实施例10。具体操作步骤如下：
步骤S1、物性参数测试：测试石墨A’、B’和C’的比表面积和表面能，比表面积采用3H-2000A(Beishide公司制造)设备测试，表面能采用DSA100(KRUSS公司制造)设备测试，采用水和二碘甲烷为溶剂得到润湿角，再根据杨氏方程和表面吸附功公式得到。
步骤S2、CMC分散：将浆料总固含量为1.0％(1.0g)的高分子量CMC加入到水中搅拌，分散时间1小时；
步骤S3、制浆：将浆料总固含量为96.1％(96.1g)的石墨和质量分数为0.7％(0.7g)的导电碳Super P加入到步骤S1的CMC溶液中，搅拌1.5小时；
步骤S4、加胶：将浆料总固含量为2.2％(2.2g)的粘结剂浆料加入到上述步骤S3浆料中，搅拌0.5小时，得到最终负极浆料。
步骤S5：稳定性测试：稳定性测试是测试浆料不同静置时间粘度的变化，浆料粘度下降30％(相对于初始粘度)对应的静置时间大小用于评估浆料的稳定性。
步骤S6：负极极片制作：将搅拌完成后的负极浆料静置48小时后(模拟规模化生产浆料涂布时间跨度大过程)再涂覆在10um铜箔上，单面面密度为100mg/1000mm2，双面面密度为200mg/1000mm2；
步骤S7：扣式电池制作：将步骤S21得到的负极片冲片，以金属锂片为对电极，1.0mol/L LiPF6/DMC+DEC+EMC为电解液制得2032型号扣式电池，静置24小时；
步骤S8：锂电池性能测试：扣式电池进行0.2C/0.2C充放电循环测试，电压范围0.005V-2.0V循环性能对比。对比结果如图4所示。
表2改性石墨的质量非极性表面能和浆料初始粘度及锂电池性能
从表2中可以观察到实施例8至10都与表1符合相同的规律，即质量非极性表面能越大，石墨浆料初始粘度也越大。因此，在石墨改性条件下也满足质量非极性表面能与石墨负极浆料的初始粘度的线性关系(1)。以及本申请中可以通过对石墨材料进行定向改性，从而得到目标需求的浆料稳定性目的。
从图4中可以观察到实施例1的循环性能最差，实施例3的循环性能最好，表明质量非极性表面能越大，石墨负极浆料稳定性越好，锂电池的长期性能也越好。因此，本申请中通过质量非极性表面能作为评估锂电池长期性能的重要参考项是可靠的。并且，石墨负极浆料同样适用于新能源车用动力锂电池制备过程，因此石墨材料的质量非极性表面能大小也可用于预测车用动力锂电池的实际使用寿命，并且定向开发高性能的锂电池用负极材料。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有负极浆料稳定性的预测程序，所述负极浆料稳定性的预测程序被处理器执行时实现如上述负极浆料稳定性的预测方法的步骤。
本发明可读存储介质的具体实施例与上述负极浆料稳定性的预测方法各实施例基本相同，在此不作赘述。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或负极浆料稳定性的预测系统等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述方法包括：
确定用于制作负极浆料的石墨来料种类；
根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度；
根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性，以使根据负极浆料的稳定性来评价选取的石墨来料制作的锂电池的性能。
2.根据权利要求1所述的负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述根据所述石墨来料的质量非极性表面能预测所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度的步骤，包括：
获取所述石墨来料的非极性表面能和比表面积；
根据所述石墨来料的非极性表面能和比表面积得到所述石墨来料的质量非极性表面能；
将所述石墨来料的质量非极性表面能根据下述公式得到预测的所述石墨来料制作的负极浆料的初始粘度，具体公式如下：
y＝399.25In(E1)+3044.7；
其中，E1为石墨来料的质量非极性表面能，y为预测的负极浆料的初始粘度。
3.根据权利要求2所述的负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述根据所述石墨来料的非极性表面能和比表面积得到所述石墨来料的质量非极性表面能的步骤，包括：
将所述石墨来料的非极性表面能和比表面积相乘得到所述石墨来料的质量非极性表面能，具体计算公式如下：
E1＝E2×S；
其中，E2为石墨来料的非极性表面能，单位为mJ/m2，S为所述石墨来料的比表面积，单位为m2/g，E1为石墨来料的质量非极性表面能，单位为mJ/g。
4.根据权利要求2所述的负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述获取所述石墨来料的非极性表面能的步骤，包括：
采用两种预设溶剂通过表面能检测设备获取所述石墨来料的非极性表面能，所述溶剂包括水、二碘甲烷、三氯甲烷、甲酰胺、乙二醇中的任意两种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述石墨来料包括人造石墨、天然鳞片石墨和天然微晶石墨中一种石墨或多种依照预设比例的混合石墨。
6.根据权利要求5所述的负极浆料稳定性的预测方法，其特征在于，所述根据预测得到的负极浆料的初始粘度确定所述石墨来料制作的负极浆料的稳定性的步骤，包括：
将所述预测得到的负极浆料的初始粘度通过斯托克斯沉速公式(Stockes formula)得到所述负极浆料的沉降速率，并基于所述所述负极浆料的沉降速率与所述负极浆料稳定性的负相关进而预测所述负极浆料的稳定性。
7.一种负极浆料稳定性的预测系统，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的负极浆料稳定性的预测程序，所述负极浆料稳定性的预测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的负极浆料稳定性的预测方法的步骤。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有负极浆料稳定性的预测程序，所述负极浆料稳定性的预测程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的负极浆料稳定性的预测方法的步骤。
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