一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法，属于电池正极应变测试技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法


[0001]本专利技术属于电池正极应变测试
，尤其涉及石墨在电池电极应变测试的散斑制备上的应用和一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法
。

技术介绍

[0002]过去几十年，锂离子电池已经参与到人类生活的方方面面，诸如电动车，数码产品等
。
然而近年来锂盐和锂正极价格日益增长，迫使研究学者不得不寻找新型的替代电池
。
水系锌离子电池
(AZIBs)
已经成为一个有吸引力的候选人为智能电网和大规模能源存储系统
(ESS)
，由于高理论质量容量
(820mA hg
‑1)
和体积容量
(5855mAh cm
‑3)
，低储能成本，高安全性和高离子电导率等
。
然而，
AZBs
的发展受到了能量密度高
、
循环寿命长的先进阴极的限制，主要是由于二价
Zn
2+
的重质量和高极化
。
[0003]近年来，大量的正极材料已被研究去应用于锌离子电池的阴极，如锰基材料
、
钒基材料和普鲁士蓝类似物
。
种类繁多的电极材料面临的相同问题是由于静电相互作用，材料溶解，相变等产生的应变问题
。
该问题的解决有助于深入了解锌正极的失效机制
。
尽管
DIC
技术已被普遍用于研究锂离子电池中阳极的体积变化，但在文献中找不到有关应用
DIC
技术研究锌离子电池电极化学应变的报道
。
[0004]DIC
技术的实现一般包括：
1.
对工件表面进行散斑处理，是为了使得工件表面具有随机分布，明暗相间的散斑；
2.
对工件表面进行实时监测记录；
3.
根据数字图像处理技术得到位移和应变的信息
。
测量原理是通过跟踪参考图像和变形后的图像中每个点的灰度值，根据灰度不变原理，来匹配变形后散斑的位置，可以得到工件整体的位移场和应变场
。
因此
DIC
工作的原理要求工件表面有清晰可见的散斑，但是大多数电极材料无天然散斑，制备得到的薄膜反光度极差，电极表面的点之间的灰度没有差别，不能直接进行
DIC
测试
。
传统的两种散斑制备方案分别是喷漆法和镀金法，喷漆法是使用反光喷漆涂料，在电极表面喷涂一次，在通风橱中放置
2h
后，在
100℃
下干燥
24h
，以保证喷漆中的有机成分完全挥发掉
。
该方法有害有毒，且时间成本高
。
镀金法利用磁控溅射技术在电极表面镀金，溅射的速率是
0.2nm
·
S
‑1，在电极正反两面溅射相同厚度
(10nm)
的金膜，可提高电极自身的反光性
。
该方法工艺繁琐且金钱成本高
。
以上方法更有可能在电化学循环过程中，产生斑点图案从电极表面脱落或与电解液在
AZIB
电解质的酸性环境中发生反应
。
所以寻找一种合适的散斑制备方法成为锌离子电池正极研究的亟待解决问题
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供石墨在电池电极应变测试的散斑制备上的应用和一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法
。
利用本专利技术提供的方法，首次实现了
AZIB
电极化学应变的操作表征
。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了石墨在电池电极应变测试的自然散斑制备上的应用
。
[0008]本专利技术还提供了石墨在锌离子电池正极应变测试的天然散斑制备上的应用
。
[0009]优选的，所述电池正极的制备原料包括：正极材料
、
导电剂和粘接剂
。
[0010]优选的，所述石墨和正极材料
、
导电剂
、
粘接剂的质量比为4～8：1～3：
0.5
～2：
0.5
～
2。
[0011]本专利技术还提供了一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法，所述方法为擀片法或涂覆法
。
[0012]优选的，所述擀片法的制备步骤包括：将正极材料，石墨和导电剂混合后加入粘接剂，研磨至片状，并且有水析出；然后把片状极片反复折叠擀压，在
90
～
110℃
下至少烘干
12
个小时
。
[0013]优选的，所述正极材料
、
石墨
、
导电剂和粘接剂的质量配比总和为
10。
[0014]优选的，所述片状极片反复折叠擀压的厚度为
20
～
110
μ
m。
[0015]优选的，所述涂覆法的制备步骤包括：将正极材料，石墨，导电剂和粘接剂混合后进行研磨，得到涂覆浆料；然后将涂覆的浆料涂覆在铝箔光片面或表面光滑的透明塑料膜上，干燥后剥离即可
。
[0016]优选的，所述干燥的方法包括室温下阴干和真空干燥
。
[0017]本专利技术在独立电极制造过程中创造性地添加了无电化学活性的石墨颗粒
。
石墨颗粒一方面在白光照射下能产生自然的斑点图案，另一方面在循环过程中与电解质反应无活性
。
这种非常简单易行的方法使
DIC
测量所有
AZIB
阴极成为可能
。
使用这种方法，首次实现了
AZIB
电极化学应变的操作表征
。
附图说明
[0018]图1为无散斑的正极光学图片
(a)
和添加石墨的正极光学图片
(b)
；
[0019]图2为循环过程中正极散斑稳定的光学图像，其中
(a)
初始状态，
(b)
放电至
0.56V
，
(c)
放电至
0.20V
，
(d)
充电至
1.00V
，
(e)
充电至
1.80V
；
[0020]图3为
DIC
测试原位电池光学图片
(a)
，电极示意图
(b)
相应的散斑光学图片
(c)
；
[0021]图4为原位电池中纯石墨和含石墨正极在
0.1Ag
‑1的循环性能图；
[0022]图5为
DIC
原位测试应变实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
石墨在电池电极应变测试的散斑制备上的应用
。2.
石墨在锌离子电池正极应变测试的天然散斑制备上的应用
。3.
根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述电池正极的制备原料包括：正极材料
、
导电剂和粘接剂
。4.
根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述石墨和正极材料
、
导电剂
、
粘接剂的质量比为4～8：1～3：
0.5
～2：
0.5
～
2。5.
一种用于锌离子电池正极应变测试的散斑制备方法，其特征在于，所述方法为擀片法或涂覆法
。6.
根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述擀片法的制备步骤包括：将正极材料，石墨和导电剂混合后加入粘接剂，研磨至片状，并且有水析出；然后把片状极片反复折叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锴锴，石秀玲，张统一，陈祖煌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：