一种测试薄膜电极材料结构变化的方法技术

本发明专利技术涉及电池材料技术领域，具体涉及一种测试薄膜电极材料结构变化的方法。具体步骤为：将循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜电极材料进行冲洗并真空干燥，获得3种测试用薄膜电极材料；将所述3种测试用薄膜电极材料采用太赫兹时域光谱仪进行检测，分别获得所述3种薄膜电极材料的样品时域脉冲信号，并在相同光谱条件下获得参考信号；根据所述样品时域脉冲信号和参考信号按照预定的计算方法计算获得所述薄膜电极材料的吸收率。本发明专利技术非侵入式、无损检测方法，且操作简单方便，能够通过吸收率简单快速判断薄膜电极循环过程中材料结构和极性的改变，为薄膜电极检测提供了一种新的方法和思路。

A Method for Measuring the Structural Change of Thin Film Electrode Materials

The invention relates to the technical field of battery materials, in particular to a method for testing the structural changes of thin film electrode materials. The specific steps are as follows: washing and vacuum drying the recycled thin film electrode material, uncycled thin film electrode material and polymer nanofibre thin film electrode material to obtain three kinds of thin film electrode materials for testing; using terahertz time domain spectrometer to detect the three kinds of thin film electrode materials for testing, the time domain pulse signals of the three kinds of thin film electrode materials are obtained, respectively. The reference signal is obtained under the same spectral condition, and the absorptivity of the thin film electrode material is calculated according to the time domain pulse signal and the reference signal of the sample according to a predetermined calculation method. The non-invasive and non-destructive testing method of the invention is simple and convenient to operate, and the material structure and polarity change in the process of the thin film electrode circulation can be judged quickly and simply by the absorptivity, thus providing a new method and idea for the thin film electrode detection.

【技术实现步骤摘要】
一种测试薄膜电极材料结构变化的方法
本专利技术涉及电池材料
，具体涉及一种测试薄膜电极材料结构变化的方法。
技术介绍
柔性可折叠或可弯曲的便携电子产品，如笔记本电脑、平板电脑以及手机等将很快成为下一代电子产品主流。柔性电子产品应用必须有柔性的电池配合使用，如何能够快速、简单地对柔性使用前后的结构变化情况进行检测是一项非常有意义地研究工作。目前对电极材料结构与组成的测定方法常用频谱测试方法主要有：拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、红外光谱等。拉曼光谱是一种散射光谱，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析，谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。X射线衍射一种波长很短(约为20-0.06埃)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。衍射图谱上衍射线的位置仅和原子排列周期由关，强度则取决于原子种类、数量和相对位置等性质。通常定量分析的样品细度应在45微米左右，即应过325目筛。上述测试薄膜电极材料结构变化的方法，对电极材料要求高，且测试过程中影响因素较多，操作过程繁琐，无法快速定性分析薄膜电极材料的结构变化情况。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种测试薄膜电极材料结构变化的方法，包括以下步骤：将循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜电极材料分别进行冲洗并真空干燥，获得测试用第一、第二、第三薄膜电极材料；将所述测试用第一、第二、第三薄膜电极材料采用太赫兹时域光谱仪分别进行检测，获得所述循环后、未循环和聚合物纳米纤维薄膜电极材料的第一、第二和第三样品时域脉冲信号，并在相同光谱条件下获得背景时域脉冲信号作为参考信号；将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号分别与参考信号按照预定的计算方法计算获得所述循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜材料的吸收率。有益效果：本专利技术非侵入式、无损检测方法，且操作简单方便，便于观察，工作效率高，能够通过吸收率简单快速判断薄膜电极循环过程中因材料发生变化而导致材料结构和极性的改变，为锂离子电池薄膜电极检测提供了一种新的方法和思路。附图说明图1为循环100次后锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、未循环锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极和纳米纤维素薄膜电极的吸收率对比谱图；图2为循环100次后镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、未循环镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极和纳米纤维素薄膜电极的吸收率对比谱图；具体实施方式为了更加清楚阐述本专利技术的
技术实现思路
，在此结合具体实施例予以详细说明，显然，所列举的实施例只是本技术方案的优选实施方案，本领域的技术人员可以根据所公开的
技术实现思路
显而易见地得出的其他技术方案仍属于本专利技术的保护范围。实施例1将锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极经尺寸裁剪为直径12mm的圆片，以锂片为对电极、浓度为1mol/L的LiPF6的EC/DEC＝1/1(质量比)混合液为电解液、Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中完成扣式电池组装，扣式半电池在3-4.35V电压区间的充、放电循环100次。将循环100次后的电池在手套箱内拆开，并将循环后锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极在碳酸二甲酯(DMC)中冲洗2-3分钟后移至真空干燥箱内干燥，干燥温度为45℃，干燥时间为4个小时，然后取出测试用第一薄膜电极材料；将未循环锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、纯纳米纤维素薄膜电极分别按照相同的方法进行清洗干燥，获得测试用第二、第三薄膜电极材料。开启太赫兹仪预热，对样品室进行干燥至样品室湿度小于3％，设定光谱条件参数为：脉冲宽度为：1皮秒，最大脉冲能量为：10纳焦耳，重复频率为：6Hz，角频率为：0.5～2Thz，保存峰位，测量背景单通道，收集无样品时背景的参考信号，将制备好的循环后锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、未循环的锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极和纳米纤维素薄膜依次放置在样品架上测试，分别获得所述循环后、未循环和聚合物纳米纤维薄膜电极材料的第一、第二和第三样品时域脉冲信号。将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号Esam和参考信号Eref进行傅里叶变换，并分别将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号Esam和参考信号Eref通过公式(1)计算获得所述循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜材料的吸收率。其中，Absorbance为吸收率，Esam为样品时域信号，Eref为参考时域信号，FFT为快速傅里叶变化运算符。重复测试获取多组测试薄膜电极吸收光谱数据，平均后通过分析软件画出图形，比较三者的吸收率波形图峰形变化和吸收值，其比较谱图如附图1所示，根据三者吸收率峰形的变化可知，材料结构越好，材料颗粒对太赫兹信号发生散射，所测试的太赫兹信号吸收率小，由此可以定性判断循环前后薄膜电极的变化。实施例2将镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极经尺寸裁剪为直径12mm的圆片，以锂片为对电极、浓度为1mol/L的LiPF6的EC/DEC＝1/1(质量比)混合液为电解液、Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中完成扣式电池组装，扣式半电池在3-4.35V电压区间的充、放电循环100次。将循环100次后的电池在手套箱内拆开，并将循环后镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极在碳酸二甲酯(DMC)中冲洗2-3分钟后移至真空干燥箱内干燥，干燥温度为45℃，干燥时间为4个小时，然后取出测试用第一薄膜电极材料；将未循环镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、纯纳米纤维素薄膜电极分别按照相同的方法进行清洗干燥，获得测试用第二、第三薄膜电极材料。开启太赫兹仪预热，对样品室进行干燥至样品室湿度小于3％，设定光谱条件参数为：脉冲宽度为：1.2皮秒，最大脉冲能量为：12纳焦耳，重复频率为：8Hz，角频率为：0.5-2Thz，保存峰位，测量背景单通道，收集无样品时背景的参考信号，将制备好的循环后镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极、未循环的镍钴锰酸锂@纳米纤维素薄膜电极和纳米纤维素薄膜依次放置在样品架上测试，分别获得所述循环后、未循环和聚合物纳米纤维薄膜电极材料的第一、第二和第三样品时域脉冲信号。将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号Esam和参考信号Eref进行傅里叶变换，并分别将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号Esam和参考信号Eref通过公式(1)计算获得所述循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜材料的吸收率。其中，Absorbance为吸收率，Esam为样品时域信号，Eref为参考时域信号，FFT为快速傅里叶变化运算符。重复测试获取多组测试薄膜电极吸收光谱数据，平均后通过分析软件画出图形，比较三者的吸收率波形图峰形变化和吸收值，其比较谱图如附图2所示，根据三者吸收率峰形的变化可知，材料结构越好，材料颗粒对太赫兹信号发生散射，所测试的太赫兹信号吸收率小，由此可以定性判断循环前后薄膜电极的变化。相对于现有的拉曼光谱、红外光谱等测试技术，太赫兹测试技术为非侵入式、无损检测方法，且操作简单方便，能够通过吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，将循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜电极材料分别进行冲洗并真空干燥，获得测试用第一、第二、第三薄膜电极材料；将所述测试用第一、第二、第三薄膜电极材料采用太赫兹时域光谱仪分别进行检测，获得所述循环后、未循环和聚合物纳米纤维薄膜电极材料的第一、第二和第三样品时域脉冲信号，并在相同光谱条件下获得背景时域脉冲信号作为参考信号；将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号分别与参考信号按照预定的计算方法计算获得所述循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜材料的吸收率。

【技术特征摘要】
1.一种测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，将循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜电极材料分别进行冲洗并真空干燥，获得测试用第一、第二、第三薄膜电极材料；将所述测试用第一、第二、第三薄膜电极材料采用太赫兹时域光谱仪分别进行检测，获得所述循环后、未循环和聚合物纳米纤维薄膜电极材料的第一、第二和第三样品时域脉冲信号，并在相同光谱条件下获得背景时域脉冲信号作为参考信号；将所述第一、第二、第三样品时域脉冲信号分别与参考信号按照预定的计算方法计算获得所述循环后薄膜电极材料、未循环薄膜电极材料和聚合物纳米纤维薄膜材料的吸收率。2.根据权利要求1所述的测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，所述的薄膜电极材料包括电极活性物质和聚合物纳米纤维网。3.根据权利要求2所述的测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，所述的电极活性物质为锰酸锂、镍锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、二氧化钛、黑磷、天然石墨、人造石墨、石墨烯、氧化石墨烯、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管和钛酸锂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，所述的薄膜电极材料厚度为50um-500um。5.根据权利要求1所述的测试薄膜电极材料结构变化的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王任衡，钱正芳，范姝婷，孙一翎，张晗，熊可玉，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44