电极密度及电极孔隙率的测定方法
【专利摘要】本发明涉及利用X射线衍射(X-ray diffraction)的电极密度及电极孔隙率的测定方法。根据本发明的电极密度及电极孔隙率的测定方法，由于利用X射线衍射(X-ray diffraction)，因而能够以非破坏性的方式有效地测定电极密度及孔隙率。
【专利说明】电极密度及电极孔隙率的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用X射线衍射（x-ray diffraction)的电极密度及电极孔隙率的测 定方法。
【背景技术】
[0002] 最近，随着信息通信产业的发展，电子设备被小型化、轻量化、薄型化及便携化，随 之，对作为这种电子设备的电源而使用的电池的高能量密度的要求正在提高。锂二次电池 作为最能够良好地满足这种需求的电池，当前对这种锂二次电池的研究正活跃地进行。
[0003] 通常，使用于锂二次电池的电极的电极密度或孔隙率是向正极或负极活性物质混 合溶剂并根据需要混合粘合剂、导电剂并搅拌而制造浆料之后将上述浆料涂敷（涂布）于 金属材料的正极或负极的电极基材上、之后在以适当的压力按压的状态下取得的。此时，所 按压的压力越大，孔隙率越减小，电极密度越增加。
[0004] 在上述锂二次电池中，电极密度及电极孔隙率与包括电池的能量密度、电极的导 电率及离子传导率在内的多种电池特性相关。因此，适当的电极密度及电极空隙可能根据 所需的电池特性而不同，在电极的生产过程中，将其偏差最小化是非常重要的。
[0005] 到目前为止，测定电极密度（density ;D)的方法在每当需要时裁取特定面积的电 极来测定电极的质量和厚度并利用从各个值中减去相同面积的电极基材、即铜或铝等金属 的质量和厚度而得到的值来进行测定。
[0006] 并且，电极孔隙率（porosity ;P)通过以下方式取得：利用裁取上述特定面积的电 极而取得的电极密度，从1中减去上述电极密度之后，将该值除以从电极中除了电极基材 以外的密度，之后以百分比进行换算。
[0007] 如上述方法的电极密度及电极孔隙率的测定存在如下问题。首先，由于在每当需 要对于各个电极的密度及孔隙率时都要裁取电极，因此每次测定时都要破坏电极的一部 分，因而不仅消耗费用，而且还消耗时间，并且为了在电极中测定除了电极基材以外的质量 及厚度，需要在用预定的溶剂溶解电极基材之后，对其进行测定，因此，测定过程复杂。
[0008] 因此，需要能够不会破坏所要测定的电极、减少误差并有效地测定电极密度及电 极孔隙率的方法。
【发明内容】
[0009] 发明要解决的技术问题
[0010] 本发明所要解决的课题在于提供利用X射线衍射（x-ray diffraction)以非破坏 性的方法有效地测定电极密度及空隙率的方法。
[0011] 解决技术问题的手段
[0012] 为了解决上述课题，本发明提供电极密度的测定方法，包括步骤：通过X射线衍射 求得用于计算得密度的电极活性物质的值的步骤；和根据预先求得的 电极密度及电极活性物质的I W^_/I 值之间的预先取得的相关关系式，算出所 要求得的电极密度的步骤。
[0013] 并且，本发明提供电极孔隙率的测定方法，包括：步骤1)，通过X射线衍射而求得 所要求得孔隙率的电极活性物质的;及步骤2)，根据预先求得的电 极孔隙率及电极活性物质的I W^_/I 值之间的预先取得的相关关系式，来算出 所要求得的电极空隙率。
[0014] 有益效果
[0015] 根据本发明的电极密度及电极孔隙率的测定方法，由于利用X射线衍射，因而能 够以非破坏性的方法有效地测定电极密度及电极孔隙率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 本说明书所附的以下附图例示本发明的优选实施例，起到与上述的
【发明内容】
一同 使本发明的技术思想得到更好的理解的作用，因此，本发明不应解释为仅限于这种附图所 记载的事项。
[0017] 图1(A)表示涂敷于电极的电极活性物质的结构，图1(B)表示X射线的衍射原理， 图1(C)为表示通过X射线衍射而取得的涂敷于电极的电极活性物质（例如，石墨）的峰值 的图表。
[0018] 图2(A)为表示根据本发明的一实施例而在电极活性物质以与电极的基材面平行 的方式排列的情况下通过X射线衍射而取得的峰值的图表，图2(B)为表示在电极活性物质 以与电极的基材面垂直的方式排列的情况下通过X射线衍射而取得的峰值的图表。
[0019] 图3为表不本发明一实施例的电极密度和1_/111(|的相关关系的图表。
[0020] 图4为表不本发明一实施例的电极孔隙率和的相关关系的图表。
【具体实施方式】
[0021] 以下，为了有助于对本发明的理解，对本发明更加详细地进行说明。
[0022] 本说明书及要求保护的范围所使用的术语或单词不应解释为仅限于通常的意义 或词典上的意义，而是应立足于发明人能够为了以最佳的方法来说明自己的发明而对术语 的概念进行适当的定义的原则，解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。
[0023] 本发明一实施例的电极密度的测定方法可以包括：步骤1)，通过X射线衍射 (X-ray diffraction)来求得所要求得的电极活性物质的值值；及步骤 2)，根据预先求得的电极密度及电极活性物质的I /1 值之间的预先取得的 相关关系式，来算出所要求得的电极密度。
[0024] 并且，本发明一实施例的电极孔隙率的测定方法可以包括：步骤1)，通过X射线衍 射来求得所要求得的电极活性物质的值；及步骤2)，根据预先求得的 电极孔隙率及电极活性物质的值之间的预先取得的相关关系式，来算 出所要求得的电极空隙率。
[0025] 本发明的电极密度及电极空隙率的测定方法利用X射线衍射，因此无需在每次进 行测定时破坏电极的一部分，因而不仅在费用方面，而且在劳动力及时间方面，也能够有效 且简单地进行测定。
[0026] 以下，参照附图，以能够使本发明所属【技术领域】的普通技术人员容易地实施本发 明的程度对本发明一实施例的电极密度及电极孔隙率的测定方法详细地进行说明则如下。
[0027] 图1为示出本发明一实施例的电极的X射线衍射的测定方法的图。
[0028] 观察图1的话，（A)表示涂敷于电极的电极活性物质的结构，⑶表示X射线的衍 射原理，（C)表示通过X射线衍射来取得的涂敷于电极的电极活性物质的峰值。
[0029] 根据本发明的一实施例，如图1所示，能够求得根据入射角来向涂敷有电极活性 物质的电极照射X射线后得到的衍射峰值的相对强度，并利用该相对强度来测定电极密度 及电极孔隙率。
[0030] 根据本发明的一实施例，上述电极活性物质可以包括碳类活性物质。
[0031] 具体观察的话，如图1(A)所示，涂敷于电极的电极活性物质、例如石墨粒子的结 构为沿着a轴具有2.46A的晶格常数、沿着c轴具有6.73A的晶格常数并具有六角板状结 构的结晶结构。
[0032] 可以向涂敷有具有上述结晶结构的石墨的电极如图1(B)所示地照射X射线，该原 理如下。即，当涂敷于电极的石墨具有间隔d且排列为平行的晶格面A、B、C时，若以入射角 9向该结晶照射波长为A的X射线，则X射线通过原子向所有方向散射。所散射的X射线 的P' RP"为入射X射线波长的整数倍的X射线由于干涉效果而变强，该现象被称之为衍射 现象。在发生上述衍射现象的情况下，在入射X射线的波长A、入射角0和晶格面间隔d 之间成立如下的关系，将该关系称之为布拉格（Bragg)式，该式如以下数学式1所示。
[0033] 〈数学式1>
【权利要求】
1. 一种电极密度的测定方法，包括： 通过X射线衍射求得用于计算密度的电极活性物质的值的步骤； 和 根据预先求得的电极密度及电极活性物质的I /1 值之间的预先取得 的相关关系式，算出所要求得的电极密度的步骤。
2. 根据权利要求1所述的电极密度的测定方法，其特征在于， 所述电极活性物质包含碳类活性物质。
3. 根据权利要求1所述的电极密度的测定方法，其特征在于， 所述电极活性物质的I平彳f方向_值/1垂直方值为loce/ll。。、Icice/Ill。、Icm/Il。。、Itm/Ill。、ItlCffi/ 工100 或 ItlCffi/lllO。
4. 根据权利要求1所述的电极密度的测定方法，其特征在于， 所述相关关系式通过以下方式取得：根据以下数学式2来求得包含相同的电极活性物 质的三个以上的电极密度，通过X射线衍射来测定相应电极的电极活性物质的 1#^^_值，并分析根据以下数学式2求得的电极密度和电极活性物质的 I平行方向峰值/1垂直 值之间的相关关系，其中， 〈数学式2> D = M/(SXH) 在上述式中， D表示电极密度， S为电极面积， M为在电极中除了电极基材以外的电极活性物质的质量， H表示在电极中除了电极基材以外的电极活性物质的厚度。
5. 根据权利要求4所述的电极密度的测定方法，其特征在于， 在所述相关关系式中，电极密度和电极活性物质的 I平行方向峰值/王垂直方值的相太太系为 线性关系。
6. 根据权利要求4所述的电极密度的测定方法，其特征在于， 在所述相关关系式中，电极密度具有〇. 6至1. 0的决定系数（R2)。
7. -种电极孔隙率的测定方法，包括： 通过X射线衍射求得用于计算孔隙率的电极活性物质的1/1 值的步 骤；和 根据预先求得的电极孔隙率及电极活性物质的值之间的预先取 得的相关关系式，算出所要求得的电极空隙率的步骤。
8. 根据权利要求7所述的电极孔隙率的测定方法，其特征在于， 所述电极活性物质包含碳类活性物质。
9. 根据权利要求7所述的电极孔隙率的测定方法，其特征在于， 所述电极活性物质的I平彳f方向_值/1垂直方值为loce/ll。。、Icice/Ill。、Icm/Il。。、Itm/Ill。、ItlCffi/ 工100 或 ItlCffi/lllO。
10. 根据权利要求7所述的电极孔隙率的测定方法，其特征在于， 所述相关关系式通过以下方式取得：根据以下数学式3来求得包含相同的电极活性物 质的三个以上的电极孔隙率，通过X射线衍射来测定相应电极的电极活性物质的I /1#$^_值，并分析根据以下数学式3求得的电极孔隙率和电极活性物质的 垂直方向峰值值之间的相关关系，其中， 〈数学式3> P = (1 - D)/TX100, 在上述式中， P表示电极孔隙率， D表示电极密度， T表示在电极中除了电极基材以外的电极活性物质的真密度。
11. 根据权利要求10所述的电极孔隙率的测定方法，其特征在于， 在所述相关关系式中，电极孔隙率和电极活性物质的 I平行方向峰值/1垂直方向峰值的相太太系 为线性关系。
12. 根据权利要求10所述的电极孔隙率的测定方法，其特征在于， 在所述相关关系式中，电极孔隙率具有〇. 6至1. 0的决定系数（R2)。
【文档编号】H01M4/00GK104395741SQ201480001651
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2013年5月9日
【发明者】金银卿, 申善英, 金帝映, 禹相昱 申请人:株式会社Lg化学