一种锂电池石墨负极材料表面包覆层含量的检测方法与流程

1.本发明涉及负极材料检测领域，特别是涉及一种锂电池石墨负极材料表面包覆层含量的检测方法。


背景技术：

2.高端数码和动力电池的大规模应用，对电池的大倍率充放电提出了更高的要求。对负极石墨材料而言，表面包覆一层层间距更大的软碳、硬碳等无定型碳层是改善倍率性能的主要方法。然而生产过程中不同区域包覆均匀性及包覆碳层的含量却没有一种有效的方法进行测试评估。
3.现有技术公开了一种石墨表面有无碳包覆层的检测方法，利用石墨晶体结构含量和乱层结构特征值的拟合关系曲线，计算得到偏离度阈值，然后将待测样的偏离度与偏离度阈值进行比较，大于偏离度阈值的则可判断为存在碳包覆层。该方法虽简单有效，但存在较大局限，偏离度若处于偏离度阈值之间则很难判断石墨负极材料表面是否存在碳包覆层，且碳包覆层含量高低与偏离度的关系并没有交代。
4.另外，现有技术公开了锂离子电池活性物质包覆完整度的检测方法，首先进行样品清洗、干燥得到待测样品，然后采用非包覆物和被包覆物所含的元素对样品镀膜，最后对样品进行xps分析，根据返回的结合能曲线进行波峰拟合计算得到包覆率。该方法可以实现磷酸铁锂、钴酸锂、氧化硅、纳米硅等物质表面碳层包覆率的定量测量，但包覆物质与被包覆物质若为同种元素，例如石墨表面包覆碳层，则不能检测其包覆率。
5.因此，如何判断石墨材料表面包覆碳层的含量一直是一个难题，目前也没有现成的标准可以参考。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池石墨负极材料表面包覆层含量的检测方法，该方法简单有效，解决了现有方案无法检测石墨材料表面包覆碳层的含量的问题。
7.本发明采用如下技术方案：
8.一种锂电池石墨负极材料表面包覆层含量的检测方法，包括如下步骤：
9.(1)将含有不同包覆层含量的包覆石墨粉末样品进行干燥，包覆层含量为a
i
；
10.(2)将每个粉末样品进行多次热重测试，得到包覆石墨的热失重率区间范围值b
ij
(bimin,bimax)，每次热重测试的升温速率和n2流量始终保持一致；
11.(3)以包覆层含量a
i
为横坐标，热失重率b
ij
为纵坐标进行线性拟合分析，得到两者关系曲线y＝y1+y2*x；
12.(4)将未知包覆含量的包覆石墨同步骤(1)进行干燥处理后进行热重测试，测试的升温速率和n2流量与步骤(2)保持一致，得到其热失重率b
y
，根据步骤(3)关系曲线可得到该包覆石墨的理论包覆含量a
y
。
13.对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，所述干燥的方式为鼓风干燥
或真空干燥，干燥温度为60
‑
110℃。
14.对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，i为包覆石墨样品的数量，取值为1、2、3
……
。
15.对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(2)中，i为包覆石墨样品的数量，取值为1、2、3
……
，j为重复测试的次数，取值为1、2、3
……
。
16.对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(3)中，y1为与被包覆石墨骨料挥发分相关的偏移系数，y2为与包覆层材料和被包覆石墨材料两者挥发分相关的偏移系数。
17.本发明的有益效果为：
18.本发明通过先建立包覆石墨的热重失重率和包覆剂添加比例的线性拟合关系y＝y1+y2*x，然后根据测试待测样品热失重率，可对包覆层含量进行定量评估，并且对物料进行多区域取样测试，还能评估物料的均匀性和一致性，本发明的方法简单有效，解决了现有方案无法检测石墨材料表面包覆碳层的含量的问题。
附图说明
19.图1为本发明的锂离子电池石墨负极材料表面包覆碳层含量的检测方法的热失重率与包覆层含量之间的关系曲线图。
具体实施方式
20.下面通过实施例对本发明技术方案进行详细具体的举例描述，以下实施例只是本发明技术方案的其中一部分，按照本发明技术方案进行的其他实施例均属于本发明范围内。
21.一种锂离子电池石墨负极材料表面包覆碳层含量的检测方法，包括如下步骤：
22.(1)将含有不同包覆层含量的包覆石墨粉末样品进行干燥，干燥方式为鼓风干燥或真空干燥，干燥温度为60
‑
110℃，包覆层含量为a
i
，i为包覆石墨样品的数量，取值为1、2、3
……
；
23.(2)将每个粉末样品进行多次热重测试，得到包覆石墨的热失重率区间范围值b
ij
(bimin,bimax)，i为包覆石墨样品的数量，取值为1、2、3
……
，j为重复测试的次数，取值为1、2、3
……
，每次热重测试的升温速率和n2流量始终保持一致；
24.(3)以包覆层含量a
i
为横坐标，热失重率b
ij
为纵坐标进行线性拟合分析，得到两者关系曲线y＝y1+y2*x，y1为与被包覆石墨骨料挥发分相关的偏移系数，y2为与包覆层材料和被包覆石墨材料两者挥发分相关的偏移系数；
25.(4)将未知包覆含量的包覆石墨同步骤(1)进行干燥处理后进行热重测试，测试的升温速率和n2流量与步骤(2)保持一致，得到其热失重率b
y
，根据步骤(3)关系曲线可得到该包覆石墨的理论包覆含量a
y
。
26.热重分析是在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系的一种技术，定量性强，能准确地测量物质的质量随温度的变化，不管引起变化的是化学的还是物理的。挥发分是表征材料性质的重要指标，每种材料都有其特殊的指标。石墨骨料与包覆剂如沥青、焦油等的挥发分存在较大差异，石墨骨料的挥发分很低，包覆剂的挥发分较高，挥发分含量高热失重率也高。在石墨表面包覆一定含量的沥青等粘结剂，包覆层含量越高，其热失重率越高，
因此可建立热失重率与包覆层含量之间的关系曲线，如图1所示。
27.热失重率y＝x*f
沥青
*c1+(1
‑
x)f
石墨
*c2+c328.→
y＝c2+c3+(f
沥青
*c1‑
f
石墨
*c2)*x
29.即为y＝y1+y2*x
30.f
沥青
为包覆剂沥青的挥发分；f
石墨
为石墨骨料的挥发分；c1、c2、c3为偏离系数，定值；x为包覆含量；y为热失重率；y1为与被包覆石墨骨料挥发分相关的偏移系数；y2为与包覆层材料和被包覆石墨材料两者挥发分相关的偏移系数。
31.本发明通过先建立包覆石墨的热重失重率和包覆剂添加比例的线性拟合关系y＝y1+y2*x，然后根据测试待测样品热失重率，可对包覆层含量进行定量评估，并且对物料进行多区域取样测试，还能评估物料的均匀性和一致性，本发明的方法简单有效，解决了现有方案无法检测石墨材料表面包覆碳层的含量的问题。
32.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。