一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法，通过采用极片电阻率测试仪、物理切片机、聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜和EDS(能谱仪)测试这四种手段相结合，通过对极片进行测量和切片处理操作，及对极片进行场发射扫描电镜和EDS对比分析和对极片的截面进行聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜对比分析，能够对极片导电网络结构进行表征，能够直观地观察纳米级导电剂材料在极片中的存在形式，从而让用户可以进一步针对性地提出极片导电网络结构的优化方案。本发明专利技术能够通过扫描电子显微镜照片的形式，直观地观察看到纳米级导电剂材料在极片中的存在形式，实现对纳米级导电剂材料在极片中存在的几何形式的准确表征。式的准确表征。式的准确表征。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法及应用


[0001]本专利技术涉及新能源电池
，特别是涉及一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法及应用。

技术介绍

[0002]对于新能源电池，其性能的发挥，既决定于正、负极材料结构特点和电池设计，又依赖于极片导电网络的合理性设计。
[0003]极片导电网络的设计，主要探讨导电剂材料粒子与主料的接触几何学研究。目前，在锂离子电池上实现规模化应用的导电剂材料，主要有碳黑、碳纳米管和石墨烯。其中，碳黑可形成多点接触式导电网络结构。碳纳米管构建的是线接触导电网络结构。石墨烯构建的是面接触导电网络结构。通过将上述导电剂复合应用，即可在极片中构建行业内通用的点、线和面等多种形式结合的三维导电网络结构。
[0004]目前，当电芯的结构设计和正、负极主料确定后，如果对电芯有倍率性能提升需求时，则通常采用的方式是增加导电剂在极片中的占比。如果对电芯有能量密度提升需求时，则通常采用的方式是减少导电剂在极片中的占比。这种对导电剂的调整方式简单粗暴，但是改善效果有时却适得其反，这是由于严重忽略了导电剂材料在极片中是否形成了高效的三维导电网络结构所致。
[0005]但是，目前在新能源行业内，还没有一种技术，能够准确地表征导电剂材料在极片中存在的几何形式，以及能够确认导电剂材料在极片中是否形成了高效的三维导电网络结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法及应用。
>[0007]为此，本专利技术提供了一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法，其包括以下步骤：
[0008]第一步，极片预测量：对于需要表征的特定型号的新能源电池极片，选取多片作为样品极片，然后分别测量每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率，以及对每片样品极片分别进行场发射扫描电镜和能谱仪EDS测试，获得每片样品极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片，以及对每片样品极片的截面，分别进行聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜测试，获得每片样品极片的截面的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片；
[0009]第二步，极片预处理：对于每片样品极片，分别在物理切片机上进行切片处理；
[0010]具体的切片处理操作为：对于每片样品极片，根据其具有的厚度，在厚度方向上，通过物理切片机的水平切片操作，将样品极片切分为极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片这三个层次的切片；
[0011]极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片的厚度相等；
[0012]第三步，对于第二步获得的每片样品极片所切片获得的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片，分别测量在预设多个不同位置上的切片电阻率；
[0013]第四步，计算第一步获得的多片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率，以及通过第三步获得的全部样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的总体平均值，计算每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率的平均值，以及分别计算每片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值；
[0014]第五步，将每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率的平均值以及每片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值，分别与第四步获得的总体平均值进行比较，判定其中电阻率稳定的样品极片和电阻率波动大的样品极片；
[0015]第六步，对电阻率波动大的样品极片中电阻率波动大的层次切片进行场发射扫描电镜和EDS测试，获得电阻率波动大的层次切片所对应的场发射扫描电镜照片和EDS照片，和通过第一步获得的电阻率波动大的样品极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片一起，与基准极片通过第一步获得的场发射扫描电镜照片和EDS照片进行对比分析；
[0016]第六步的基准极片，即为第五步获得的电阻率稳定的样品极片；
[0017]第七步，对电阻率波动大的样品极片的截面，进行聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜测试，获得对应的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片，然后将该电阻率波动大的样品极片的截面具有的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片，与基准极片通过第一步获得的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片进行对比分析；
[0018]第七步的基准极片，即为第五步获得的电阻率稳定的样品极片；
[0019]第八步，判定电阻率波动大的样品极片中的导电剂材料，在三维极片导电网络结构中存在水平和截面的团聚问题，并通过人眼观察第六步获得的电阻率波动大的层次切片所对应的场发射扫描电镜照片和EDS照片以及第七步获得的电阻率波动大的样品极片的截面具有的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片中的黑色区域，确定导致团聚问题的问题点。
[0020]优选地，在第一步中，预设多个不同位置，具体是样品极片在水平横向长度上，等间距分布的多个位置。
[0021]优选地，在第二步中，具体实现上，对于每片样品极片，极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片的形状，均为长方形。
[0022]优选地，在第三步中，预设多个不同位置，具体极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在水平横向长度上，等间距分布的多个位置。
[0023]优选地，第五步具体为：当其中一片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率的平均值，以及该片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值，与总体平均值之间的差值占总体平均值的比例，均是小于或者等于预设平稳状态比例值时，判定该片样品极片为电阻率稳定的样品极片；
[0024]当其中一片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片这三个层次切片中的至少一个层次切片，在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值，与总体平均
值之间的差值占总体平均值的比例，大于或者等于预设波动状态比例值时，判定该片样品极片为电阻率波动大的样品极片，以及判定对应的层次切片为电阻率波动大的层次切片。
[0025]优选地，第六步的具体对比分析操作为：对比电阻率波动大的层次切片以及电阻率波动大的样品极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片中存在的黑色区域面积，是否大于基准极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片中存在的黑色区域面积，如果是，执行第七步。
[0026]优选地，第七步的具体对比分析操作可以为：对比电阻率波动大的样品极片的截面具有的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片中存在的黑色区域面积，是否大于基准极片的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片中存在的黑色区域面积，如果是，执行第八步。
[0027]优选地，在第八步之后，还包括第九步，具体包括以下子步骤：
[0028]第一子步骤，根据第八步确定的导致团聚问题的问题点，采取极片改善方案，获得改善后极片样品；
[0029]第二子步骤，对改善后极片样品，重新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电池用极片导电网络结构的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，极片预测量：对于需要表征的特定型号的新能源电池极片，选取多片作为样品极片，然后分别测量每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率，以及对每片样品极片分别进行场发射扫描电镜和能谱仪EDS测试，获得每片样品极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片，以及对每片样品极片的截面，分别进行聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜测试，获得每片样品极片的截面的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片；第二步，极片预处理：对于每片样品极片，分别在物理切片机上进行切片处理；具体的切片处理操作为：对于每片样品极片，根据其具有的厚度，在厚度方向上，通过物理切片机的水平切片操作，将样品极片切分为极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片这三个层次的切片；极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片的厚度相等；第三步，对于第二步获得的每片样品极片所切片获得的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片，分别测量在预设多个不同位置上的切片电阻率；第四步，计算第一步获得的多片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率，以及通过第三步获得的全部样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的总体平均值，计算每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率的平均值，以及分别计算每片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值；第五步，将每片样品极片在预设多个不同位置上的初始电阻率的平均值以及每片样品极片的极片上部切片、极片中部切片和极片下部切片在预设多个不同位置上的切片电阻率的平均值，分别与第四步获得的总体平均值进行比较，判定其中电阻率稳定的样品极片和电阻率波动大的样品极片；第六步，对电阻率波动大的样品极片中电阻率波动大的层次切片进行场发射扫描电镜和EDS测试，获得电阻率波动大的层次切片所对应的场发射扫描电镜照片和EDS照片，和通过第一步获得的电阻率波动大的样品极片的场发射扫描电镜照片和EDS照片一起，与基准极片通过第一步获得的场发射扫描电镜照片和EDS照片进行对比分析；第六步的基准极片，即为第五步获得的电阻率稳定的样品极片；第七步，对电阻率波动大的样品极片的截面，进行聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜测试，获得对应的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片，然后将该电阻率波动大的样品极片的截面具有的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片，与基准极片通过第一步获得的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片进行对比分析；第七步的基准极片，即为第五步获得的电阻率稳定的样品极片；第八步，判定电阻率波动大的样品极片中的导电剂材料，在三维极片导电网络结构中存在水平和截面的团聚问题，并通过人眼观察第六步获得的电阻率波动大的层次切片所对应的场发射扫描电镜照片和EDS照片以及第七步获得的电阻率波动大的样品极片的截面具有的聚焦离子束双束系统联用场发射扫描电镜照片中的黑色区域，确定导致团聚问题的问题点。2.如权利要求1所述的新能源电池用极片导电网络结构的表征方法，其特征在于，在第一步中，预设多个不同位置，具体是样品极片在水平横向长度上，等间距分布的多个位置。
3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宝军，曾涛，宋凯，李海婷，刘伯峥，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：