一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，所述方法包括：在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体加入稀盐酸溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液；在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑；如此，改善了现有散斑在电化学体系中存在的导电性弱、稳定性差等问题，减小了散斑对电化学性能的影响，提高了电化学过程中电极变形的测试精度。化学过程中电极变形的测试精度。化学过程中电极变形的测试精度。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法


[0001]本专利技术属于电池及应变测量领域，具体涉及一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池在充放电过程中锂离子反复地脱出/嵌入，使锂电池电极在电化学循环中存在严重的体积膨胀现象，导致电极结构损坏或电极与集流体分离，进而影响电池的电化学性能，大倍率下放电尤为明显。因此，研究锂电池在充放电过程的应变演变对提升电池性能相当重要。数字图像相关法(DIC)是一种非接触性光学无损伤测量技术，主要应用于实验力学领域，通过追踪并对比材料表面的散斑的位置变化，对材料的应变进行全场测量，因此材料表面散斑的质量直接决定了测试精度。
[0003]在DIC技术中，试件表面的散斑通常分为天然存在的随机痕迹、纹理痕迹和人工使用喷枪、油漆在待测表面预制的散斑。对于一般常温应变测试，天然散斑或人工散斑作为散斑完全满足要求，但在力场、热场、电场耦合的复杂电化学条件下，难以满足DIC观测要求。首先，电化学体系中电极表面不存在天然斑点可以作为散斑；其次，人工喷涂的散斑颗粒多为无机粒子或树脂类材料，其导电性差，会影响电池的电化学性能；最后，人工喷涂的散斑颗粒在电池的有机电解液环境中稳定性较差，容易发生脱落或与电解液发生副反应的现象，将直接影响DIC测试精确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，可用于电化学过程中电极变形分析，以解决现有散斑导电性弱等问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的方案为：
[0006]一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，所述方法包括：
[0007]在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体加入稀盐酸溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液；
[0008]在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑。
[0009]其中，所述在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体中加入稀盐酸溶液得到混合溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液，包括：
[0010]在冰浴条件下，将1～3g导电聚合物单体加入150mL盐酸溶液中，然后再将0.05～1.5g的丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，形成第一溶液；
[0011]使用高速均质机，以不同速率对上述第一溶液进行不同时间的高速剪切，继续使用高速均质机，设定压力为1000bar，对上述悬浮液进行30min持续的均质作用后得到颗粒
细小且稳定分散的悬浮液。
[0012]其中，所述在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体溶液等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑，包括：
[0013]将0.1～7.5g的过硫酸铵溶于50mL浓度为1mol/L的盐酸中，搅拌至完全溶解，形成第二溶液；将上述第二溶液使用分液漏斗以1滴/s的速度滴定至分散悬浮液中，在冰浴条件下，伴以1000rpm/min的速率剪切，继续进行均质作用，直至滴定完毕，继续以3000rpm/min的速率高速剪切并高压均质作用12h；将反应物用1mol/L的盐酸、蒸馏水和无水乙醇分别洗涤1～2次，60℃真空干燥12h，得到的产物为导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑。
[0014]其中，所述方法还包括：
[0015]将所述散斑喷涂至电极上，进行电极在充放电过程中的原位变形测试。
[0016]其中，所述将散斑喷涂至电极上，进行电极在充放电过程中的原位变形测试，包括：
[0017]将散斑超声分散在50mL无水乙醇中，喷涂到电池组装前的电极表面，喷涂时将喷枪与水平面成45
°
角，离电极表面水平距离20cm，等待前一次喷漆完全下落后，再开始下一次的喷涂工作，重复4次，将喷好散斑的电极放置在手套箱中让其自然干燥，进行电极在充放电过程中的原位变形测试。
[0018]其中，所述导电聚合物单体包含苯胺单体、吡咯单体至少之一。
[0019]其中，所述冰浴条件为
‑
10～10℃。
[0020]其中，所述剪切速度为1000～3000rpm/min，剪切时间为10～30min。
[0021]其中，所述散斑电导率为10^
(
‑
7)
～10^
(
‑
4)
S/cm，散斑尺寸范围为10～80μm。
[0022]本专利技术实施例提供了一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，所述方法包括：在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体中加入稀盐酸溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液；在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑。
[0023]相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术实施例提供的散斑在丙烯酸树脂颗粒基础上，经导电聚合物包覆改性，其导电性显著增强，对电池的电化学性能影响小；
[0025](2)本专利技术实施例提供的散斑在电解液中与电池极片之间的附着力好，测试过程中散斑不会发生脱落，提高了DIC测试精度；
[0026](3)本专利技术实施例提供的散斑在电解液中的稳定性好，不与电解液发生副反应。
附图说明
[0027]图1为实施例1提供的电极在充放电过程中的应变云图；
[0028]图2为实施例1提供的喷涂散斑的电极在有机电解液中浸泡12h后的图片；
[0029]图3为对比例4提供的喷涂散斑的电极在有机电解液中浸泡12h后的图片。
具体实施方式
[0030]以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0032]对本专利技术进行进一步详细说明之前，对本专利技术实施例中涉及的名词和术语进行说明，本专利技术实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
[0033]高速剪切和高压均质：同时受到了高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用和相应的热效应，由此引发的机械力及化学效应诱导了膨胀石墨块体的物理、化学及结构性质发生变化，最终达到均质的效果。
[0034]电导率：也可以称为导电率，反映了导电性强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体加入稀盐酸溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液；在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑。2.根据权利要求1所述的应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，其特征在于，所述在冰浴条件下，首先将导电聚合物单体加入稀盐酸溶液，然后将丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，再经过高速剪切和高压均质，得到稳定分散的悬浮液，包括：在冰浴条件下，将1～3g导电聚合物单体加入150mL盐酸溶液中，然后再将0.05～1.5g的丙烯酸树脂颗粒加入上述混合溶液，形成第一溶液；使用高速均质机，以不同速率对上述第一溶液进行不同时间的高速剪切，继续使用高速均质机，设定压力为1000bar，对上述悬浮液进行30min持续的均质作用后得到颗粒细小且稳定分散的悬浮液。3.根据权利要求1所述的应用于电化学体系的高导电性散斑的制备方法，其特征在于，所述在所述稳定分散的悬浮液中加入与所述导电聚合物单体等物质量的氧化剂过硫酸铵引发聚合反应，在所述丙烯酸树脂颗粒表面生成导电聚合物膜，最终，经洗涤、干燥得到导电聚合物包覆丙烯酸树脂颗粒的散斑，包括：将0.1～7.5g的过硫酸铵溶于50mL浓度为1mol/L的盐酸中，搅拌至完全溶解，形成第二溶液；将第二溶液使用分液漏斗以1滴/s的速度滴定至分散悬浮液中，在冰浴条件下，伴以1000rpm/min的速率剪切，继续进行均质作用，直至滴定完毕，继续以30...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘俊安，罗顺，潘勇，罗振亚，杨梅，汪啸，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：