一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，经过取样、烘干测试和与平行样进行对比步骤，完成快速评估锂离子电池浆料的分散性。本发明的优点在于：本发明不局限于单一的碳元素来评价浆料分散性，该方法适用于含其他任何易测元素的配料过程的浆料分散均匀性检测及配料工艺优化。本方法适用于多种材料的配料过程的浆料分散性评价，特别的如：磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、富锂材料及他们的共混物等正极材料以及钛酸锂、硅氧、合金负极等负极材料多种材料的配料的浆料均匀性检测及优化配料工艺；本方法不局限于锂离子电池行业，该方法适合任何行业的配料过程浆料均匀性的检测及配料工艺优化。
【专利说明】
一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法
技术领域
[0001] 本发明属于锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种快速评估锂离子电池浆料分 散性的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着环境问题的日益严峻，新能源技术迎来了发展的春天，在众多的新能 源技术中，锂离子电池由于具有高比能量、长寿命等诸多优势，而得到了蓬勃发展。而在锂 离子电池的实际制造中，仍面临着诸多亟待解决的问题，电池的安全性、一致性一直是困扰 电池行业的难点问题。解决电池一致性问题要从电池生产的源头配料做起，配料是锂离子 电池制作的第一步，也是保证电池一致性的根本。如果电池浆料的分散性不好，会对电池性 能造成性能造成以下影响：（1)电池容量不一致;（2)电池内阻不一致;（3)电池安全性能差。
[0003] 所以，浆料分散均匀性直接影响到电池的一致性和安全性能。文献调研发现，现存 已报到的关于锂离子电池浆料分散均匀性评价的方法都存在:（1)时间成本长，不能实时监 测；（2)评测数据的不可控因素多，数据可信度差；（3)经验依赖性强，无法将浆料分散均匀 性用一个量化的指标进行评价。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种快速有 效、可量化的指标的快速评估锂离子电池浆料分散性的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种快速评估锂离子电池浆料 分散性的方法，其创新点在于:经过取样、烘干测试和与平行样进行对比步骤，完成快速评 估锂离子电池浆料的分散性;具体步骤如下： (1) 取样:不同分散时间、不同位置处进行分别取样； (2) 烘干测试:置于120Γ的烘箱中进行烘燥，所述烘燥时间为2小时，烘燥结束后取出， 进行碳含量的测试； (3) 与平行样进行对比：将测得的数据间对比、以及与理论碳含量进行对比，然后以理 论碳含量为平均值计算所测数据间的标准差，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆 料的分散均匀性。
[0006] 进一步的，所述碳含量检测方法为碳硫分析仪检测、热重分析等其他碳含量分析 方法。
[0007] 进一步的，所述理论碳含量为主活性物质材料、导电剂、粘结剂以及合浆过程中的 其他添加剂等所有材料的含碳量之和。
[0008] 进一步的，所述主活性物质材料包括:磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴铝三元材料、镍 钴猛三元材料、富锂材料及他们的共混物等正极材料以及钛酸锂、娃氧、合金负极等负极材 料。
[0009] 进一步的，所述导电剂为乙炔黑、导电石墨、导电炭黑、Super-P、KS-6、VGCF或CNT。
[0010] 进一步的，所述粘结剂为 PVDF5130、PVDFHSV900或 LA133。
[0011] 本发明的有益效果如下： (1)本发明不局限于单一的碳元素来评价浆料分散性，该方法适用于含其他任何易测 元素的配料过程的浆料分散均匀性检测及配料工艺优化。
[0012] (2)、本方法适用于多种材料的配料过程的浆料分散性评价，特别的如:磷酸铁锂、 磷酸锰铁锂、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材料、富锂材料及他们的共混物等正极材料以及 钛酸锂、硅氧、合金负极等负极材料多种材料的配料的浆料均匀性检测及优化配料工艺； (3)本方法不局限于锂离子电池行业，该方法适合任何行业的配料过程浆料均匀性的 检测及配料工艺优化。
【具体实施方式】
[0013] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0014] 本发明应用了材料含碳元素在浆料中的分散均匀性的不同导致所取样品的含碳 量差异。碳元素在浆料中若有团聚体未被分散开，该处浆料的碳含量必然偏高；同理，无团 聚体部分浆料的含碳量必然偏低。该方法将浆料的分散性转换成一个可量化的浆料碳含量 来进行评价，方法快速且可靠性高。
[0015] -种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，经过取样、烘干测试和与平行样进 行对比步骤，完成快速评估锂离子电池浆料的分散性;具体步骤如下： (1) 取样:不同分散时间、不同位置处进行分别取样； (2) 烘干测试:置于120Γ的烘箱中进行烘燥，烘燥时间为2小时，烘燥结束后取出，进行 碳含量的测试； (2)与平行样进行对比：将测得的数据间对比、以及与理论碳含量进行对比，然后以理 论碳含量为平均值计算所测数据间的标准差，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆 料的分散均匀性。
[0016] 实施例1 用于评估某容量型磷酸铁锂的分散性，磷酸铁锂的含碳量为1.4%，配方为:磷酸铁锂： 聚偏氟乙烯:导电炭黑:导电石墨=93:3:3:1，浆料分散均匀的理论含碳量为： 对分散2个小时的该浆料取样测试:分别在浆料桶的上中下三层各取四个样品，然后按 照上述步骤进行烘干，并进行碳含量测试，测试数据如下：
以上数据可以看出，数据中明显存在碳含量高于、低于6.39%的数据，可以证明该浆料 中有很多团聚的SP、KS-6未被分散开，导致在不同位置的衆料的碳含量差异很大。
[0017] 实施例2 用于评估某容量型磷酸铁锂的分散性，磷酸铁锂的含碳量为1.4%，配方为:磷酸铁锂： 聚偏氟乙烯:导电炭黑:导电石墨=93:3:3:1，浆料分散均匀的理论含碳量为： 对分散6个小时后的该浆料进行取样测试，数据如下：
可以看出，分散6个小时后的浆料的碳含量与理论碳含量间的差距变小，且数据间的分 散性也有提高，标准差减小，但纯在与理论碳含量差距较大的数据，说明分散4个小时的浆 料的分散性得到提高，但局部区域仍存在导电剂的团聚现象。
[0018] 实施例3 用于评估某容量型磷酸铁锂的分散性，磷酸铁锂的含碳量为1.4%，配方为:磷酸铁锂： 聚偏氟乙烯:导电炭黑:导电石墨=93:3:3:1，浆料分散均匀的理论含碳量为： 对分散8个小时后的该浆料进行取样测试，数据如下：
可以看出，分散8个小时后的浆料的碳含量基本接近理论碳含量，且数据间的一致性也 很好，标准差显著降低，浆料分散基本均匀。
[0019] 实施例4 用于评估某容量型磷酸铁锂的分散性，磷酸铁锂的含碳量为1.4%，配方为:磷酸铁锂： 聚偏氟乙烯:导电炭黑:导电石墨=93:3:3:1，浆料分散均匀的理论含碳量为： 对分散10个小时后的该浆料进行取样测试，数据如下：
可以看出，分散10个小时后的浆料的碳含量与分散8个小时间的碳含量的测试数据基 本无变化，接近理论碳含量且数据间的一致性好。
[0020] 通过以上数据可以看出，该磷酸铁锂材料体系的最优分散时间为8个小时。
[0021] 本发明不局限于单一的碳元素来评价浆料分散性，该方法适用于含其他任何易测 元素的配料过程的浆料分散均匀性检测及配料工艺优化。本方法适用于多种材料的配料过 程的浆料分散性评价，特别的如：磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴铝三元材料、镍钴锰三元材 料、富锂材料及他们的共混物等正极材料以及钛酸锂、娃氧、合金负极等负极材料多种材料 的配料的浆料均匀性检测及优化配料工艺;本方法不局限于锂离子电池行业，该方法适合 任何行业的配料过程浆料均匀性的检测及配料工艺优化。
[0022] 上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是 不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利 的权利保护范围内。
【主权项】
1. 一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:经过取样、烘干测试和与 平行样进行对比步骤，完成快速评估锂离子电池浆料的分散性;具体步骤如下： 取样:不同分散时间、不同位置处进行分别取样； 烘干测试:置于120°c的烘箱中进行烘燥，所述烘燥时间为2小时，烘燥结束后取出，进 行碳含量的测试； 与平行样进行对比：将测得的数据间对比、以及与理论碳含量进行对比，然后以理论碳 含量为平均值计算所测数据间的标准差，以标准差的大小及变化趋势即可进行评价浆料的 分散均匀性。2. 根据权利要求1所述的一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:所 述碳含量检测方法为碳硫分析仪检测、热重分析等其他碳含量分析方法。3. 根据权利要求1所述的一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:所 述理论碳含量为主活性物质材料、导电剂、粘结剂以及合浆过程中的其他添加剂等所有材 料的含碳量之和。4. 根据权利要求3所述的一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:所 述主活性物质材料包括:磷酸铁锂、磷酸猛铁锂、镍钴错三元材料、镍钴猛三元材料、富锂材 料及他们的共混物等正极材料以及钛酸锂、硅氧、合金负极等负极材料。5. 根据权利要求3所述的一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:所 述导电剂为乙炔黑、导电石墨、导电炭黑、Super-P、KS-6、VGCF或CNT。6. 根据权利要求3所述的一种快速评估锂离子电池浆料分散性的方法，其特征在于:所 述粘结剂为 PVDF5130、PVDFHSV900或 LA133。
【文档编号】G01N33/00GK106018699SQ201610467028
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】连林, 靳承铀, 郑媛媛, 薛驰, 缪永华, 赵映军
【申请人】中天储能科技有限公司