本发明专利技术涉及一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法及装置，方法包括将固体电极多孔材料与导电剂、粘接剂混合，将浆料涂布在集流体上，获取所需测试的固体电极多孔材料并烘干；配置电解液从电解液防护层中心小圆孔上垂直滴入；利用高速摄像机记录电解液在固体电极多孔材料的浸润过程，数据处理后提取随时间变化的浸润半径数值；获得浸润系数D值；获得COP值；根据浸润系数D值，结合电解液物性表面张力和粘度，得到COSP值。装置由集流体、固体电极多孔材料、电解液、电解液防护层、测试基板、测试压板定位机构及高速摄像机构成。本发明专利技术提出了具有良好的稳健性和准确性的分析模型，能对电解液浸润性提供快速准确的评估，准确度高。确度高。确度高。
【技术实现步骤摘要】
电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法及装置
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法和装置。
技术介绍
[0002]随着电动汽车市场的快速发展，锂离子电池的市场需求不断扩大，同时，需要开发出具有性能优异、成本低廉的电池体系。为此，行业研发人员一方面对电池材料进行不断的改进和优化，另一方面需要对电芯的制造工艺进行合理的优化。其中，在电芯的制造工艺方面，如何准确评估和提升电极片的浸润性是关键所在，电解液如果在电极片上的浸润性不足，将阻碍锂离子在正负极之间的穿梭，界面阻抗增大，进而影响电芯的放电容量和循环寿命，甚至可能会导致电芯在使用过程中发生析锂而引发安全风险。所以，需研发一种快速准确的方法评估电解液对电芯极片的浸润性显得十分重要。
[0003]目前，评估电解液对电芯极片浸润性的方法有两种：第一种，是仅以单一的可测参数作为评价标准，即测量电解液的粘度，或电解液在电芯极片上的接触角。此类方法具有一定指导作用，但忽略了液体、固体和液体
‑
固体界面的协同作用关系，因而不能够作为直接、准确的评测电解液浸润性的方法；第二种，是将电芯极组或极片通过垂直浸入至电解液中，测试电解液在单位时间内通过的高度来评价电解液的浸润性。现有技术公开了几种评价方法，但是这些评价方法无法避免在测试过程中，由于重力影响和润湿扩散端面一致性的问题，而且一般人工观察将带来较大的测量噪声及误差，同时以上评价方法未给出明确的分析模型，不具备指导对电芯设计和制造工艺参数提供关键的指导。
[0004]综上所述，需要研发一种快速有效、精确严谨的分析模型和测试方法，以评估电解液在电芯极片中的浸润性，并能够实现对电芯设计和制造工艺参数提供指导。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的就在于提供一种准确测试电解液在固体电极多孔材料中浸润性的新方法，还提供一种具有可视化功能电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测量装置，通过测试建立了电解液在固体电极多孔电材料的浸润系数与液体渗透系数的关系，并通过分析模型提出固体渗透系数COSP，以解决避免一般垂直浸入式测试方法带来的重力影响和润湿扩散端面一致性的问题。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法，包括以下步骤：
[0008]A、将固体电极多孔材料2与导电剂、粘接剂混合，将浆料涂布在厚度为4um～20um的集流体1上，经匀浆、涂布、辊压、分切获取面积为20mm*20mm的所需测试的固体电极多孔材料2，然后将其置于80℃～100℃的真空箱内烘干10h以上；
[0009]B、将溶质、溶剂和添加剂按照一定配方比例配置电解液4，并对电解液4粘度和表面张力进行测定；
[0010]C、在惰性气体保护气氛下，将电解液4从电解液防护层3中心小圆孔上垂直滴入，滴入量为80uL，保证满足电解液4和固体电极多孔材料2的接触面积保持恒定，即等于圆孔的面积即可；
[0011]D、利用上方的高速摄像机7记录电解液4在固体电极多孔材料2的浸润过程，记录时间一般为50s～100s，然后通过图像处理软件对记录图像进行数据处理，即可产生1000～2000个电解液4在固体电极活性材料2中沿着圆孔径向方向浸润半径的数据点，经由图像软件处理后提取随时间变化的浸润半径数值；
[0012]E、根据公式(7)，以横坐标为时间，纵坐标为f(r)，经过线性回归处理，即可获得浸润系数D值；
[0013][0014]其中，r为电解液4在固体多孔材料2的浸润半径，t为时间；
[0015]F、根据公式COP＝σcosθ/2μ和参数测试所测得参数，即可获得COP值；
[0016]G、根据已获得的浸润系数D值，结合电解液4物性表面张力和粘度，即根据可计算得到COSP值。
[0017]进一步地，步骤A，所述集流体1可以是各类金属材料，包含铜、铝、镍、金、银；或者具有电解液反应惰性的各类塑料及聚合物材料，包含聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸二乙酯PET。
[0018]进一步地，步骤A，所述固体电极多孔材料2可以为正极材料体系和负极材料体系，其中正极材料体系包含了钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、富锂类正极材料及多元混合正极材料；其中负极材料体系包含了石墨材料、硬碳材料、硅氧化合物、纳米硅碳化合物、纯硅材料及多元混合负极材料。
[0019]更进一步地，所述正极/负极活性材料、粘接剂和导电剂组分，其中正极/负极活性材料含量为90％～97％，粘结剂含量为1.5％～5％，导电剂含量为1.5％～5％。
[0020]进一步地，步骤B，所述电解液4表面张力可通过泡沫张力计测量，电解液4粘度可通过流变仪测量，电解液4与固体多孔介质的接触角可以通过粗糙表面体积变量法测量，表面粗造度可以通过光学分析仪测量。
[0021]进一步地，步骤B，所述电解液4可直接使用，亦可在配置完成的电解液4中添加0.5％～1％wt的罗丹明B。
[0022]进一步地，步骤C，所述电解液防护层3不与电解液4发生反应，优选为聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸二乙酯PET。
[0023]一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试装置，其特征在于：由集流体1、固体电极多孔材料2、电解液防护层3、电解液4、测试基板5、测试压板定位机构6以及高速摄像机7构成；
[0024]固体电极多孔材料2涂覆于集流体1上，以平铺方式放置于测试基板5上，电解液防护层3覆盖在固体电极多孔材料2上；测试压板定位机构6与测试基板5固定，测试样品置于高速摄像机7下方；
[0025]测试过程中，从电解液防护层3的中心孔位置滴缓慢滴加电解液4，电解液4逐步浸润固体电极多孔材料2，并形成电解液4的浸润区，由高速摄像机7记录电解液4浸润过程。
[0026]进一步地，所述集流体1和固体电极多孔材料2的长度为10mm～50mm，宽度为10mm～50mm；所述电解液防护层3的厚度为0.1mm～0.5mm，电解液防护层3中心切割半径为0.5～1mm的小圆孔；所述测试基板5和测试压板及测试压板定位机构6厚度为3mm～10mm。
[0027]更进一步地，所述电解液防护3层中心切割半径为0.6mm，电解液防护层3的厚度为0.2mm，测试基板5和测试压板及测试压板定位机构6厚度为5mm。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术充分考虑液体、固体及液体
‑
固体界面的协同作用的影响，并提出了具有良好的稳健性和准确性的分析模型，能够对对电解液浸润性提供快速准确的评估；通过所提出的分析模型，润湿速率D可直接用于比较电解液在固体电极多孔材料中浸润性速度；
[0030]2、能够准确测量电解液在多孔电极中浸润系数，并根据测试结果得到渗透系数D，结合液体渗透系数COP，可获取固体渗透系数COSP，对于电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将固体电极多孔材料(2)与导电剂、粘接剂混合，将浆料涂布在厚度为4um～20um的集流体(1)上，经匀浆、涂布、辊压、分切获取面积为20mm*20mm的所需测试的固体电极多孔材料(2)，然后将其置于80℃～100℃的真空箱内烘干10h以上；B、将溶质、溶剂和添加剂按照一定配方比例配置电解液(4)，并对电解液(4)粘度和表面张力进行测定；C、在惰性气体保护气氛下，将电解液(4)从电解液防护层(3)中心小圆孔上垂直滴入，滴入量为80uL，保证满足电解液(4)和固体电极多孔材料(2)的接触面积保持恒定，即等于圆孔的面积即可；D、利用上方的高速摄像机(7)记录电解液(4)在固体电极多孔材料(2)的浸润过程，记录时间一般为50s～100s，然后通过图像处理软件对记录图像进行数据处理，即可产生1000～2000个电解液(4)在固体电极活性材料(2)中沿着圆孔径向方向浸润半径的数据点，经由图像软件处理后提取随时间变化的浸润半径数值；E、根据公式(7)，以横坐标为时间，纵坐标为f(r)，经过线性回归处理，即可获得浸润系数D值；其中，r为电解液(4)在固体多孔材料(2)的浸润半径，t为时间；F、根据公式COP＝σcosθ/2μ和参数测试所测得参数，即可获得COP值；G、根据已获得的浸润系数D值，结合电解液(4)物性表面张力和粘度，即根据可计算得到COSP值。2.根据权利要求1所述的一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法，其特征在于：步骤A，所述集流体(1)是各类金属材料，包含铜、铝、镍、金、银；或者具有电解液反应惰性的各类塑料及聚合物材料，包含聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸二乙酯PET。3.根据权利要求1所述的一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法，其特征在于：步骤A，所述固体电极多孔材料(2)为正极材料体系和负极材料体系，其中正极材料体系包含了钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、富锂类正极材料及多元混合正极材料；其中负极材料体系包含了石墨材料、硬碳材料、硅氧化合物、纳米硅碳化合物、纯硅材料及多元混合负极材料。4.根据权利要求3所述的一种电解液在固体电极多孔材料中浸润性的测试方法，其特征在于：所述正...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓蕾，李黎黎，高华文，闫晟睿，胡景博，高天一，姜涛，孙焕丽，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。