一种曲折度表征电解液浸润性的方法技术

本发明专利技术公开了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，涉及锂离子电池测试技术领域，包括以下步骤：制作极片；记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；将极片进行组装成叠片或卷绕结构的正极或负极对称电池；将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗‑浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R、电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore＝n·R；计算极片曲折度的变化τ＝Rpore·A·κ·ε/d。本发明专利技术操作简单，通过对极片曲折度的测定，能够对极片的电解液浸润性进行分析，且是无损检测方式，对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。

A method to characterize the wettability of electrolyte by tortuosity

【技术实现步骤摘要】
一种曲折度表征电解液浸润性的方法
本专利技术涉及锂离子电池测试
，尤其涉及一种曲折度表征电解液浸润性的方法。
技术介绍
锂离子电池容量的高低受电芯电解液浸润性的影响。因此，一种准确表征电芯的浸润性方法显得尤为重要。目前软包电芯的浸润性通常用两种方法进行表征，一种是将电芯拆解并肉眼观察电解液的浸润程度，是一种无法实时监测的破坏性实验。另一种是电芯完成容量后分析容量数据间接反映电芯的浸润程度，但是耗时较长无法实时监控。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，可以间接表征出电池非水电解液的浸润性，且方法操作简单。本专利技术提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：S1、将正极或负极浆料配比合浆、涂布辊压后制作极片；S2、记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；S3、将极片进行组装成相应的正极或负极对称电池，电池组装方式为叠片结构或卷绕结构的对称电池；S4、将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗-浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R，其值为阻抗-浸润时间图谱中斜线部分的延长线与实轴的交点所得截距的3倍，再计算电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore，其中，Rpore＝n·R，其中，n为叠片电池的叠片对数或卷绕电池的极耳对数；S5、计算极片曲折度的变化，极片曲折度的计算方法为τ＝Rpore·A·κ·ε/d；其中，A为电极面积。优选地，S1中，极片为叠片结构或卷绕结构的极片。优选地，S3中，叠片结构的对称电池是由一个或多个小尺寸的极片和一个或多个大尺寸的极片进行组装而成的。优选地，S3中，卷绕结构的对称电池是由一个小尺寸的极片和一个大尺寸的极片经过卷绕而成。优选地，S4中，孔隙阻抗的监控的间隔初始时间为15min，随后延长监控间隔时间，监控直至R值达到稳定为止。优选地，S5中，当对称电池为叠片结构时，电极面积A为单片叠片的面积；当对称电池为卷绕结构时，电极面积A为一个极耳所对应区域的极片面积。有益效果：本专利技术公开了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，该方法操作简单，通过对极片曲折度的测定，能够对极片的电解液浸润性进行分析，且是无损检测方式，对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。附图说明图1为本专利技术实施例1中正极对称电池组装示意图；图2为本专利技术实施例1中组装的正极对称电池的阻抗随浸润时间的变化图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：S1、将正极料(磷酸铁锂)：导电剂(导电炭黑SP)：粘结剂(聚偏氟氯乙烯PVDF)按一定的配比混料合浆，将浆料涂布辊压形成正极片；S2、记录正极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；S3、将正极片裁成两种不同的尺寸，分别为93mm*123mm(小尺寸)和96mm*126mm(大尺寸)，然后将13片小尺寸正极和14片大尺寸的正极组装到一起形成正极软包对称电池；S4、将电解液注入对称电池，抽真空封口，然后立即检测阻抗变化。阻抗的频率监控范围是105Hz～0.1Hz，扰动电流为1200mA，初始间隔时间15min测试一次阻抗，随后间隔1h、2h或更长时间监控阻抗变化，直至阻抗几乎无变化为止；S5、将上述阻抗图谱画出(横坐标为实轴，纵坐标为虚轴)，并计算阻抗图谱斜线部分的延长线与实轴的交点截距的大小，该值的3倍即是该电池的孔隙阻抗R大小；S6、由R值即可得到单片极片的孔隙阻抗Rpore的大小；具体计算方法为Rpore＝13*R，这是因为有13对极耳焊接到一起形成并联电路，因此单个极片的阻抗需由整体的阻抗乘以并联的个数；S7、再利用τ＝Rpore·A·κ·ε/d公式，得到曲折度τ的值，其中A＝123*93*10-2cm2，κ＝9.245mS/cm(电解液电导率)，ε＝15.74％(极片孔隙率)，d＝153um(活性物质厚度)。进而计算得到不同浸润时间时的孔隙阻抗Rpore和曲折度τ的数值。图1为本实施例的具体组装示意图。图2为本实施例组装的正极对称电池的阻抗随浸润时间的变化图，从图中可以看出，随着浸润时间的延长，阻抗图谱的曲线最终在浸润达到24h后曲线完全重合，由表1可得随着浸润时间的延长极片的孔隙阻抗和曲折度不断降低，当极片浸润充分时，极片的孔隙阻抗达到稳定值，曲折度也达到稳定值。综合上述结果，可以得出可以由曲折度来间接表征电解液是否浸润完全，即当曲折度的数值达到稳定时，即可认为电解液已经在极片中浸润完全。曲折度是一个评估多孔材料微观结构的参数，是长度为d的多孔结构传输路径的延伸率。因此对于相同电池注入不同电解液并待曲折度达到稳定值时，该曲折度的数值越小即表明对应电解液的浸润性越好。该方法操作简单，且是无损检测方式。对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。另外，当产线用相同体系的正极片或负极片以及电解液组装电池时，即可估计出在整个电芯完全浸润的时间。表1孔隙阻抗和曲折度随浸润时间的变化表静置时间Rpore曲折度τt＝0min0.07670.83t＝15min0.07020.76t＝30min0.06760.74t＝1h0.05850.64t＝2h0.05070.55t＝4h0.04420.48t＝24h0.03640.40t＝2D0.03640.40t＝3D0.03640.40实施例2本专利技术提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：S1、将负极料(人造石墨)：导电剂(导电炭黑SP)：粘结剂(羧甲基纤维素钠CMC和丁苯橡胶SBR)按一定的配比混料合浆，将浆料涂布辊压形成负极片；S2、记录负极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；S3、将负极片分切成两种不同的尺寸，分别为78.0mm*5263mm(小尺寸)和78.5mm*5567mm(大尺寸)，并将两个负极片每隔246mm分切一个极耳(极耳宽度17mm)，然后将该小尺寸负极和大尺寸负极用隔膜隔开，通过卷绕机每隔142mm弯折一次组装成负极卷绕对称电池，此时分别将小尺寸和大尺寸极片相同位置的极耳焊接到一起(小尺寸极片共有19个极耳焊接到一起，大尺寸极片共有20个极耳焊接到一起，即共有19对极耳)，并将卷芯上的极耳与盖板相互焊接，随后将卷芯与盖板整体放入方形铝壳中并焊接成为整体；S4、将电解液通过盖板注液孔注入对称电池，用钢珠通过激光焊封住注液孔，然后立即检测阻抗变化。阻抗的频率监控范围是105Hz～0.1Hz，扰动电流为1200mA，初始间隔时间15min测试一次阻抗，随后间隔1h、2h或更长时间监控阻抗变化，直至阻抗几乎无变化为止；S5、将上述阻抗图谱画出(横坐标为实轴，纵坐标为虚轴)，并计算阻抗图谱斜线部分的延长线与实轴的交点截距的大小，该值的3倍即是该电池的孔隙阻抗R大小；S6、由R值即可得到单片极片的孔隙阻抗Rpore的大小；具体计算方法为Rpore＝19R，19为该负极对称电池的极耳对数；S7、再利用τ＝Rpore·A·κ·ε/d公式，得到曲折度τ的值，其中A＝78*(246+17)*10-2cm2，κ＝9.245mS/cm(电解液电导率)，ε＝25％(极片孔隙率)，d＝151本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将正极或负极浆料配比合浆、涂布辊压后制作极片；S2、记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；S3、将极片进行组装成相应的正极或负极对称电池，电池组装方式为叠片结构或卷绕结构的对称电池；S4、将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗‑浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R，其值为阻抗‑浸润时间图谱中斜线部分的延长线与实轴的交点所得截距的3倍，再计算电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore，其中，Rpore＝n·R，其中，n为叠片电池的叠片对数或卷绕电池的极耳对数；S5、计算极片曲折度的变化，极片曲折度的计算方法为τ＝Rpore·A·κ·ε/d；其中，A为电极面积。

【技术特征摘要】
1.一种曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将正极或负极浆料配比合浆、涂布辊压后制作极片；S2、记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；S3、将极片进行组装成相应的正极或负极对称电池，电池组装方式为叠片结构或卷绕结构的对称电池；S4、将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗-浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R，其值为阻抗-浸润时间图谱中斜线部分的延长线与实轴的交点所得截距的3倍，再计算电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore，其中，Rpore＝n·R，其中，n为叠片电池的叠片对数或卷绕电池的极耳对数；S5、计算极片曲折度的变化，极片曲折度的计算方法为τ＝Rpore·A·κ·ε/d；其中，A为电极面积。2.根据权利要求1所述的曲折度表征电解液浸润...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽娟，王蓉蓉，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34