一种导电浆料中痕量水分的表征方法与流程

1.本发明属于分析领域，尤其涉及一种导电浆料中痕量水分的表征方法。


背景技术：

2.导电剂是锂离子电池的重要组成部分，很大程度地影响着电池的性能。当前，碳纳米管导电浆料、石墨烯导电浆料以及复合型导电浆料作为新型导电剂开始应用在锂离子电池电极中。导电浆料中的水分含量对正极制浆有着重要的影响，直接影响浆料的加工性能以及电池的容量、倍率性能和循环性能。
3.目前，水分含量的表征方法主要有热失重法和卡尔费休法，其中，热失重法操作简便，但只能测量水分含量大的样品(高于0.1％)，且过程中材料分解气体等也计算在内，准确度、精度较低；卡尔费休法被认为是痕量水分的标准分析方法(低至ppm级)，根据实现方法的不同，可以分为容量法和库仑法，其中容量法卡尔费休测试仪需要配置精密滴定系统和高精度计量系统，成本更高，因此库仑法卡尔费休测试仪更为常用，其原理是在仪器的滴定杯中试剂达到平衡时注入含水样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，直至水分消耗殆尽。
4.然而，将导电浆料直接加入滴定杯中或待测液中残留部分导电物料，一是污染卡尔费休试剂，降低试剂使用寿命，增加成本；二是导电物料会吸附在铂电极上，影响电极灵敏度，使得电极对终点做出错误判断，直接影响测试准确性，因此，传统的卡尔费休法不能直接测量导电浆料中的水分。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种导电浆料中痕量水分的表征方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种导电浆料中痕量水分的表征方法，包括以下步骤：
8.(1)导电浆料与稀释液按质量比1：x的比例搅拌混合、离心、过滤，获得澄清的混合样品待测液；
9.将稀释液进行搅拌、离心、过滤，作为空白样品待测液；
10.(2)将空白样品待测液和混合样品待测液分别加入卡尔费休测试仪滴定杯中测定水分，记录空白样品的水分含量为y1，混合样品的水分含量为y2；
11.(3)根据计算公式(1+x)y2-xy1计算导电浆料的水分含量。
12.上述的表征方法，优选的，步骤(1)中，所述稀释液是指不与卡尔费休试剂和导电浆料中各组分发生化学反应的溶剂。
13.上述的表征方法，优选的，步骤(1)中，所述稀释液选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚、二氯甲烷、氯仿、二甲基亚砜、四氢呋喃、苯、二甲苯、苯甲酸乙酯、乙酸乙酯、甲基异丁基甲酮中的一种或多种。
14.上述的表征方法，优选的，所述稀释液为除水处理的稀释液。
15.上述的表征方法，优选的，所述除水处理过程为：将活化的分子筛与稀释液按照质量比为1：2～15的比例混合，然后静置6-48h。
16.上述的表征方法，优选的，所述活化的分子筛是指将分子筛在150-350℃下热处理6-36h。
17.上述的表征方法，优选的，步骤(1)中，搅拌方式为磁力搅拌，时间为10～60min；离心转速为5000～15000r/min，时间为5～30min。
18.上述的表征方法，优选的，步骤(1)中，过滤方式为针式滤器过滤，滤膜材质为聚四氟乙烯，孔径可根据颗粒粒径选择不同规格。
19.上述的表征方法，优选的，步骤(1)中，x的数值为1～10。
20.上述的表征方法，优选的，步骤(2)中，y1数值为50～300ppm。
21.上述的表征方法，优选的，测试前，将与样品直接接触的器具均进行清洁、干燥处理。
22.上述的表征方法，优选的，测试前，将与样品直接接触的器具均进行清洁、干燥处理。
23.与现有技术相比，本发明的优点在于：
24.(1)本发明通过添加不与卡尔费休试剂和导电浆料中各组分发生化学反应的溶剂对导电浆料进行稀释，经过搅拌均化处理，能够破坏导电浆料体系的稳定性，促进导电浆料中水分的充分释放和固液分离，同时稀释液的存在能够降低环境对导电浆料水分测试的影响，保障测试结果的真实性和准确性。
25.(2)本发明通过对导电浆料进行离心、过滤处理，获得了澄清的导电浆料待测液，解决了现有技术中导电浆料痕量水分含量测试时直接加入浆料或者加入含有导电物料的溶液，影响测试稳定性和准确性的问题，同时保护了滴定杯电极，提高了滴定剂的使用率。
26.(3)本发明的表征方法简单、易操作，使用其中的制样方法获取的样品在卡尔费休仪上进行水分含量测试，能够稳定、准确地表征出导电浆料中的水分含量，为导电浆料生产和应用提供依据和指导。
27.综上，本发明提供了一种能够稳定、准确表征导电浆料中痕量水分含量的方法，通过对导电浆料进行稀释处理，破坏导电浆料的稳定性，降低导电浆料制样和测试过程中环境对其水分含量的影响；通过对导电浆料进行均化处理，促进导电浆料中水分的充分释放；通过对导电浆料进行离心、过滤处理，保证测试样品的澄清度，避免导电物料对测试设备的污染以及对测试结果的影响，确保导电浆料水分含量测试结果的稳定性和准确性，同时有利于保护滴定杯电极，提高滴定剂的使用率。
附图说明
28.图1为实施例1中导电浆料经稀释、搅拌均化、离心后的外观图；
29.图2为实施例1中导电浆料经稀释、搅拌均化、离心、过滤后的外观图；
30.图3为对比例1中导电浆料经搅拌、离心后的外观图。
具体实施方式
31.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
32.除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
33.实施例1
34.一种本发明的导电浆料中痕量水分的表征方法，包括以下步骤：
35.(1)器具干燥：
36.将需要使用的器具用沾有酒精的无尘纸擦拭干净后，放入70℃干燥箱中干燥、保存备用；
37.(2)稀释液除水：
38.用托盘盛装50g 4a分子筛，放入真空干燥箱，在200℃下真空干燥24h活化处理，待真空干燥箱降至室温后，取出分子筛，迅速加入新开瓶的500ml乙酸乙酯中，加盖密封、静置放置24h；
39.(3)空白样品待测液制样：
40.往50ml丝口瓶中加入除水的乙酸乙酯，加入搅拌磁子、加盖密封并放在磁力搅拌器上搅拌30min；
41.取30ml搅拌后的乙酸乙酯至50ml离心管，放入离心机中以转速10000r/min离心处理10min；用5ml一次性无菌注射器吸取4ml离心管内上层液体，配置孔径220nm的聚四氟乙烯针式滤器及针头，挤压注射器活塞获得3ml待测试的空白样品溶液；
42.(4)混合样品待测液制样：
43.往50ml丝口瓶中依次加入导电浆料、除水的乙酸乙酯，乙酸乙酯与导电浆料的质量比x＝5，加入搅拌磁子、加盖密封并放在磁力搅拌器上搅拌30min，得到混合溶液；
44.取30ml混合溶液至50ml离心管，放入离心机中以10000r/min的转速离心处理10min；离心后样品外观图见图1，从图1可知，经过稀释、搅拌均化、离心后导电浆料固液分离效果较好，但上层溶液中仍有少量悬浮颗粒物；用5ml一次性无菌注射器吸取4ml离心管内上层液体，配置孔径220nm的聚四氟乙烯针式滤器及针头，挤压注射器活塞获得3ml澄清混合溶液，其外观图见图2，从图2可知，经过针式过滤纯化处理可除去溶液中的悬浮颗粒物，获得澄清溶液；
45.(5)待测液水分含量测试：
46.对卡尔费休测试仪滴定杯进行预干燥处理，至漂移值达到指定值以下(≤10μg/min)。用带针头的注射器将样品注入滴定杯，测定水分含量，卡尔费休仪显示器显示样品的水分测试值。记录空白样品的水分含量测试值y1(85.5ppm)，混合样品的水分含量测试值y2(254.2ppm)；
47.(6)根据计算公式：水分含量ppm＝(1+x)
×
y2-x
×
y1ppm计算导电浆料中的水分，计算结果：水分含量ppm＝(1+5)
×
254.2-5
×
85.5＝1097.7ppm。
48.为验证该测试方法的准确性，取型号为honeywell-fluka 34828，含水量为1000ppm的标准水标准样品作为待测液，并按照本实施例的步骤(1)-(5)完成样品处理及水
分含量测试，计算有标准水标准样品的水分含量为998.6ppm。而直接用注射器取样测试honeywell-fluka 34828，测试水分含量为1001.2ppm。两种方法测试结果与标准值的差值均在卡尔费休仪设备测试误差0.30％内，说明本技术提供的导电浆料中痕量水分的表征方法准确性高。
49.实施例2：
50.本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的乙酸乙酯替换为正丁醇。记录空白样品的水分含量测试值y1(134.7ppm)，混合样品的水分含量测试值y2(294.4ppm)。最终根据计算公式：水分含量ppm＝(1+x)
×
y2-x
×
y1ppm计算导电浆料中的水分，计算结果：水分含量ppm＝(1+5)
×
294.4-5
×
134.7＝1092.9ppm。
51.实施例1与实施例2使用的导电浆料为同一批次。更换稀释液后，水分含量测试结果差值为4.8ppm，考虑到仪器本身的测试误差为0.30％，当水分含量大于1000ppm时，测试结果差值低于6.0ppm属于正常误差范围，这进一步说明本技术提供的导电浆料中痕量水分的表征方法准确性高、稳定性好。
52.对比例1：
53.本对比例与实施例1的区别在于，导电浆料不经过稀释液稀释，直接进行搅拌均化、离心、针式过滤。
54.本对比例离心后样品外观图见图3所示，从图3可知，未经过稀释液稀释的导电浆料，搅拌均化、离心后固液分离效果差。由于离心后导电浆料上层溶液中悬浮颗粒浓度高，针式过滤时堵塞滤膜，难以获得澄清液，无法进行下一步水分测定工作。
55.对比例2：
56.本对比例与实施例1的区别在于，步骤(3)和步骤(4)中不做磁力搅拌处理，其他工艺与实施例1相同。记录空白样品的水分含量测试值y1(84.9ppm)，混合样品的水分含量测试值y2(202.3ppm)。最终根据计算公式：水分含量ppm＝(1+x)
×
y2-x
×
y1ppm计算导电浆料中的水分，计算结果：水分含量ppm＝(1+5)
×
202.3-5
×
84.9＝789.3ppm。
57.本对比例和实施例1、实施例2使用的导电浆料为同一批次。本对比例水分含量测试结果与实施例1、实施例2对比差异大，分析原因可能是在未搅拌均化的情况下，导电浆料与稀释液没有完全混合，导电浆料中的水分不能充分释放及与稀释液互溶，进而导致测试结果偏低。
58.综合上述实施例和对比例可以看出，本技术发明提供的导电浆料中痕量水分的表征方法，解决了现有技术中卡尔费休法测试导电浆料中痕量水分时难以获得澄清溶液的难题，确保了导电浆料中痕量水分含量测试的稳定性和准确性，同时有利于保护测试设备。