一种硅基负极浆料产气速率的测量装置

1.本实用新型涉及电池材料检测技术领域，具体涉及一种硅基负极浆料产气速率的测量装置。


背景技术：

2.高容量硅基负极材料已经成功的取得了商业化应用，例如纳米硅碳负极材料和氧化亚硅碳负极材料。随着高容量硅基负极材料的发展，表面改性、元素掺杂等手段被广泛用于材料性能的提升，尤其是预锂化技术对于首效和电池能量密度的提升比较显著。然而，表面改性和元素掺杂等技术往往伴随着不稳定的因素，如表面碱性和包覆不完整导致纳米硅的暴露和氢氧根离子的反应造成产气。现有技术对于硅电极材料产气量的测定，大都是通过对产气前后的重量差值计算，无法考察产气过程中产气速率的变化，因而无法判断硅电极材料浆料在某个时刻的反应剧烈程度。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种硅基负极浆料产气速率的测量装置，可以实时监测硅基负极浆料的产气速率，提高测量的灵敏度，进而揭示产气的机理和制定有效的抑制产气反应的措施。
4.有鉴于此，本实用新型提供了一种硅基负极浆料产气速率的测量装置，所述测量装置包括：称重台、容纳有液体的容器、吊具、盛装有硅基负极浆料的盛装袋、用于监测并调节容器内液体温度的温控模块和用于计算产气速率的数据监测处理模块；
5.所述容器设置在所述称重台之上；
6.所述吊具设置在所述容器的上方；
7.所述盛装袋通过所述吊具悬吊，并浸入所述容器的液体中；
8.所述温控模块包括测温件和温度调节组件；所述温度调节组件设置在所述容器的外部；所述测温件伸入所述容器的液体中；
9.所述数据监测处理模块与所述称重台电连接。
10.优选的，所述温度调节组件包括：循环水管、供水单元和控制单元；
11.所述循环水管环绕在所述容器的外测；
12.所述供水单元与所述循环水管相连接；
13.所述控制单元分别与所述测温件和所述供水单元连接。
14.进一步优选的，所述循环水管包括进水口和出水口；所述进水口与所述供水单元连接。
15.更进一步优选的，当所述循环水管为螺旋状时，所述进水口设置在所述循环水管的下端；所述出水口设置在所述循环水管的上端；
16.当所述循环水管为多条平行设置的环状管时，所述进水口和所述出水口分别设置在每条所述环状管的两端。
17.优选的，所述测量装置还包括ph测量模块；
18.所述ph测量模块位于所述称重台上，且所述ph测量模块的探头浸入所述盛装袋中。
19.优选的，所述测量装置还包括平台和固定杆；
20.所述平台设置在所述称重台的下方；
21.所述固定杆位于所述平台的一侧，包括竖杆和设置在所述竖杆上的用于固定所述吊具的第一伸出杆、用于固定所述测温件的第二伸出杆和用于固定所述温度调节组件的第三伸出杆。
22.进一步优选的，所述竖杆垂直于所述平台设置；所述第一伸出杆、第二伸出杆和第三伸出杆平行于所述平台设置。
23.优选的，所述测温件的检测头位于所述容器的液面以下1/2～2/3处；所述吊具为软线。
24.优选的，所述吊具的底端距离所述容器的液体液面的距离不小于液面高度的1/3。
25.优选的，所述盛装袋包括铝塑膜包和气袋；所述气袋与所述铝塑膜包相通。
26.与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
27.本实用新型实施例提供的硅基负极浆料产气速率的测量装置，采用了称重台，无需测量拉力，提高了测量的灵敏度；此外，本技术还通过设置温控模块，能够实时测量温度并进行调节，解决了硅基负极浆料因产气放热带来的容器内的液体温度的变化，从而导致液体密度变化后引起浮力变化带来的数据测量不准确的问题。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例提供的一种硅基负极浆料产气速率的测量装置的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的一种硅基负极浆料产气速率的测量装置的部分结构剖面图。
具体实施方式
30.下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。
31.下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可以从商业途径获得。
32.图1为本实用新型实施例提供的一种硅基负极浆料产气速率的测量装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种硅基负极浆料产气速率的测量装置的部分结构剖面图。结合图1和图2所示，本实用提供了一种硅基负极浆料产气速率的测量装置包括：平台1、固定杆2、吊具3、称重台4、容器5、盛装袋6、温控模块7、ph测量模块8和数据监测处理模块9。
33.平台1是该测量装置的支撑和固定结构。
34.固定杆2设置在平台1的一侧。固定杆2包括：竖杆20、第一伸出杆21、第二伸出杆22
和第三伸出杆23。第一伸出杆21、第二伸出杆22和第三伸出杆23从上到下依次设置在竖杆20上。作为可选方案，竖杆20垂直于平台1设置。第一伸出杆21、第二伸出杆22和第三伸出杆23于平行于平台1设置。
35.吊具3固定在第一伸出杆21上。在一个可选的方案中，吊具3可以为软线。吊具3的底端距离容器5的液体液面的距离不小于液面高度的1/3，其目的是使得盛装袋6可以完全浸入液面以下。
36.称重台4是该测量装置的重量测量模块。称重台4设置在平台1的上方。称重台4具体可以为高精度高灵敏度的天平。
37.容器5内容纳有液体，可以为硅基负极浆料反应提供浮力条件。图1和图2中，虚线所示即为液体的液面。
38.盛装袋6是硅基负极浆料反应的空间，其体积可以变化。在一个优选的方案中，盛装袋6包括铝塑膜包61和气袋62。铝塑膜包61主要用来盛装硅基负极浆料。气袋62与铝塑膜包61连通，当铝塑膜包61内的硅基负极浆料反应产生气体时，气体可以进入气袋62中，避免了铝塑膜包61因体积膨胀破裂引起浆料外漏的现象发生。
39.温控模块7包括测温件71和温度调节组件72。
40.测温件71具体可以为温度计。测温件71伸入容器5的液体中，测温件71优选竖直插入液体中。为保证温度测量的准确性，测温件71通过第二伸出杆22进行悬吊固定。在一个优选的例子中，测温件71的检测头位于容器5的液面以下1/2～2/3处。
41.温度调节组件72可以为硅基负极浆料反应提供恒温条件，避免产气过程中，温度的变化，导致容器5内液体的密度发生变化，从而连带浮力和重力发生变化，使得测量不准确。温度调节组件72设置在容器5的外部。
42.温度调节组件72具体可以包括：循环水管721、供水单元722和控制单元723。
43.循环水管721环绕在容器5的外侧，并且通过第三伸出杆23进行固定。循环水管721包括进水口和出水口。进水口与供水单元722连接。循环水管721可以包括但不限于以下两种：
44.方式a、当循环水管721为螺旋状时，进水口设置在循环水管721的下端；出水口设置在循环水管721的上端。
45.方式b、当循环水管721为多条平行设置的环状管时，进水口和出水口分别设置在每条环状管的两端。
46.控制单元723分别与测温件71和供水单元722连接，可以实时读取测温件71的测量值，并且可以通过控制供水单元722的温度，间接调节容器5内的液体温度，避免了反应过程中，液体温度变化引起的数据测量的误差，提高了测量的精度。
47.ph测量模块8用来检测硅基负极浆料产气过程中ph的变化。ph测量模块8位于称重台4上，且ph测量模块8的探头浸入盛装袋6中。
48.数据监测处理模块9可以记录是硅基负极浆料产气过程中的测量数据并进行计算，得到产气速率。数据监测处理模块9分别与称重台4和ph测量模块8电连接。
49.以上介绍了硅基负极浆料产气速率的测量装置的组成部件以及各个组成部件之间的连接关系，下面介绍其使用原理。
50.(1)开启供水单元722、控制单元723以及测温件71。通过控制单元723设置预设的
温度，例如25℃；
51.(2)向容器5内装入液体，例如水或乙醇等，并打开ph值测量模块8和称重台4；
52.(3)打开数据监测处理模块9；
53.(4)将待测的硅基负极浆料装入盛装袋6的铝塑膜包61中，并将气袋62的气体排空；
54.(5)将吊具3的底端固定在盛装袋6上，并将盛装袋6置于容器5的液面下；
55.(6)数据监测处理模块9记录ph值测量模块8和称重台4的测量数据，并绘制ph值-时间曲线和产气量-时间曲线；
56.根据公式(i)计算产气量vx：
57.vx＝(m
x2-m
x1
)*g/ρ
t
…………
公式(i)
58.根据公式(ii)计算产气速率：
59.kv＝d(v
x2-v
x1
)/d(t
2-t1)
…………
公式(ii)
60.其中，vx为硅基负极浆料在δt(t
2-t1)时间内的产气量；
61.m
x1
为t1时刻装有硅基负极浆料的铝塑膜包61完全浸入液体中的重量，由称重台4读出；
62.m
x2
为t2时刻装有硅基负极浆料的铝塑膜包61完全浸入液体时的重量，由称重台4读出；
[0063]vx1
为t1时刻装有硅基负极浆料的铝塑膜包61完全浸入液体中的体积；
[0064]vx2
为t2时刻装有硅基负极浆料的铝塑膜包61完全浸入液体时的体积；
[0065]
ρ
t
为容器5内液体在温度t的密度，t为预设的温度；
[0066]
从ph值-时间曲线和产气量-时间曲线可以获知某个时间段产气速率和ph的关系。
[0067]
本实用新型提供的硅基负极浆料产气速率的测量装置，采用了称重台，无需测量拉力，提高了测量的灵敏度；此外，本技术还通过设置温控模块，能够实时测量温度并进行调节，解决了硅基负极浆料因产气放热带来的容器内的液体温度的变化，从而导致液体密度变化后引起浮力变化带来的数据测量不准确的问题。
[0068]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。