一种快速评估锂离子电池极片压实密度的方法与流程

本发明属于锂离子电池
技术领域：
，具体涉及一种快速评估锂离子电池极片压实密度的方法。
背景技术：
：压实密度是锂离子电池生产中非常看重的一个指标，压实密度越高，在同样的体积内能够装入更多的电极，提高活性物质在电池内部的占比，可以提升电池的体积能量密度和质量能量密度。当然，压实密度也并非越高越好，通常而言，随着压实密度的提高，电极的孔隙率会逐渐降低，同时电极颗粒之间的孔道也会因为电极的挤压而发生变形，引起迂曲度的升高，导致电解液在电极内的扩散困难，表现在宏观上就是电极的浸润性降低。因此选择合适的压实密度，对于提高锂离子电池的能量密度，同时不至于严重影响锂离子电池的其他性能就显得尤为重要。技术实现要素：本发明公开了一种快速评估锂离子电池极片压实密度的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将待评估锂离子电池极片制备成不同压实密度的待测极片；(2)将待测极片放入接触角测定仪中放平压紧，然后在接触角测定仪的加液池中放入1滴电解液，观察电解液滴在极片表面上的外形，记录不同压实密度的待测极片在0时的接触角，当同一压实密度极片接触角几乎无太大变化时，再次记录不同压实密度的待测极片的接触角，评估锂离子电池极片最佳压实密度。具体的，所述接触角测定仪为克吕士dsa系列接触角测定仪。优选的，步骤(1)所述不同压实密度的待测极片通过如下过程制备：将待评估锂离子电池极片按设计压实密度辊压出不同压实密度的3-8片待测极片，优选4-6片，待测极片压实密度依次增加0.01-0.2g/cm3，优选依次增加0.05-0.1g/cm3。优选的，步骤(1)待测极片压实密度优选为1～2g/cm3，更优选1.55-1.75g/cm3。优选的，步骤(1)待测极片压实密度优选为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75g/cm3。优选的，步骤(1)待评估锂离子电池极片选自锂离子电池正极极片或锂离子电池负极极片。更具体的，步骤(1)待测极片通过如下方式获得：将人造石墨、导电炭黑(sp)、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按质量比为95:1:1.5:2.5混合分散在去离子水中，配制负极浆料，固含量为48±2％，将搅拌好的浆料按面密度20mg/cm2涂覆与厚度为8um铜箔上，涂布宽度大于100mm，涂布长度大于100mm，经干燥后制得负极极片卷料；将干燥后的负极极片按设计压实密度经直径为600mm的辊压机进行连续辊压，制备得到压实密度为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75g/cm3的极片，然后将极片冲切为直径20mm的圆形待测极片。优选的，根据面密度和压实密度铜箔厚度等信息计算上述5种压实密度对应的辊压后厚度依次为137um，133um，129um，126um，122um。优选的，步骤(2)所述评估待测极片最佳压实密度的方法为记录不同压实密度的待测极片在0时和接触角几乎无太大变化时的接触角，浸润角表现为先增大后减小最后再增大，综合评估2个时间点的最小浸润角，对应的压实密度即为待评估锂离子电池极片最佳压实密度。优选的，步骤(2)所述同一压实密度极片接触角几乎无太大变化的时间为60-180秒，优选80-150秒，更优选100-120秒。优选的，步骤(2)所述电解液为锂盐浓度为0.5-2mol/l，优选为0.8-1.5mol/l，更优选为1-1.2mol/l的电解液；优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂。本发明还涉及上述任一项所述方法用于快速评估锂离子电池极片压实密度。该方法与现有技术相比，其预料不到的效果为：本发明所述方法可快速评估锂离子电池极片压实密度，操作简单，方便快捷，经验证，该方法与传统方法相比，测量结果科学直观准确。附图说明下面结合附图对本发明进一步说明。图1是实施例1电解液滴在极片表面上时的外形；图2是实施例1电解液滴在极片表面上100秒时的外形；图3是对比例1常规吸液法测定的不同压实密度的极片与吸液时间变化趋势图。具体实施方式下面以不同压实密度的锂离子负极极片的浸润角度测试为例，详细说明本发明。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1(1)制备不同压实密度的待测极片：将人造石墨、导电炭黑(sp)、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按质量比为95:1:1.5:2.5混合分散在去离子水中，配制负极浆料，固含量为48±2％，将搅拌好的浆料按面密度20mg/cm2涂覆与厚度为8um铜箔上，涂布宽度大于100mm，涂布长度大于100mm，经干燥后制得负极极片卷料；将干燥后的负极极片按设计压实密度经直径为600mm的辊压机进行连续辊压，制备得到压实密度为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75g/cm3的极片，然后将极片冲切为直径20mm的圆形待测极片；根据面密度和压实密度铜箔厚度等信息计算上述5种压实密度对应的辊压后厚度依次为137um，133um，129um，126um，122um；(2)将待测极片放入接触角测定仪(克吕士dsa系列)中放平压紧，然后在接触角测定仪的加液池中放入六氟磷酸锂锂盐浓度为1.2mol/l的电解液，利用微量进样器调整液滴的量为1滴；通过观察电解液滴在极片表面上的外形，见附图1，在固、液、气三相交点处作一切线后，用量角器量取角度，测取接触角的大小，不同压实密度的待测极片在0时的接触角见表1；继续观察电解液接触角，当100秒时，同一压实密度极片接触角无明显变化，见附图2，不同压实密度的待测极片在100秒时的接触角见表1：表1为实施例1不同压实密度待测极片在分别在0时和100秒时的接触角极片压实g/cm31.551.61.651.71.750时浸润角16.320.5111718100秒时浸润角48.5777由表1可知，电解液滴入极片的过程的角度变化为随着压实密度增大极片内部孔的迂曲度变化表现为浸润角先增大后减小最后再增大，当在接触角测定仪的加液池中放入锂盐浓度为1.2mol/l的电解液时，在0时，待测极片实密度为1.65g/cm3时接触角最小；100秒时，极片压实密度为1.65g/cm3或更大时，接触角不再减小。对比例1(1)采用与实施例1相同的方法制得实施例1步骤(1)所述的压实密度为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75g/cm3的直径20mm的圆形待测极片；(2)用常规吸液法测试上述不同压实密度的极片的吸液时间，见图3，结果表明，当极片压实密度为1.65g/cm3时压时吸液时间明显上升，说明实施例1所述电池浆料制成极片后的最佳压实密度为1.65g/cm3。综合实施例1和对比例1的检测结果可知：实施例1测浸润角的方法也直观有效的显示当极片压实密度为1.65g/cm3时，吸液性最好，而且，相比而言，对比例1的常规吸液法压实与吸液时间变化趋势反而不如实施例测浸润角的方法明显，另外，常规吸液测试多点取样计算平均值需要2小时以上，本发明10分钟内即可完成。实施例2(1)制备不同压实密度的待测极片：将人造石墨、导电炭黑(sp)、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按质量比为95:1:1.5:2.5混合分散在去离子水中，配制负极浆料，固含量为48±2％，将搅拌好的浆料按面密度20mg/cm2涂覆与厚度为8um铜箔上，涂布宽度大于100mm，涂布长度大于100mm，经干燥后制得负极极片卷料；将干燥后的负极极片按设计压实密度经直径为600mm的辊压机进行连续辊压，制备得到压实密度为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75g/cm3的极片，然后将极片冲切为直径20mm的圆形待测极片；根据面密度和压实密度铜箔厚度等信息计算上述5种压实密度对应的辊压后厚度依次为137um，133um，129um，126um，122um；(2)将待测极片放入接触角测定仪(克吕士dsa系列)中放平压紧，然后在接触角测定仪的加液池中放入六氟磷酸锂锂盐浓度为1.0mol/l的电解液，其余方法均与实施例1相同，测得步骤(1)不同压实密度的待测极片在0时、100秒时的接触角见表2：表2为实施例2不同压实密度待测极片在分别在0时和100秒时的接触角：极片压实g/cm31.551.61.651.71.750时浸润角132017.71520100秒时浸润角573.53.68由表2可知，当在接触角测定仪的加液池中放入锂盐浓度为1.0mol/l的电解液时，在0时，极片压实密度为1.7g/cm3时接触角最小；100s时，极片压实密度为1.65g/cm3、1.7g/cm3时，接触角都较小，而接触角在1.75g/cm3后开始上升，说明此种情况下，当极片压实密度为1.7g/cm3时，吸液性最好。采用和对比例相同的常规吸液法，同样验证了实施例2所述电池极片浆料制成极片后的最佳压实密度为1.65g/cm3。当前第1页12