本發(fā)明屬于電池測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種粘結(jié)劑種類以及含量的測(cè)試分析方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源材料研發(fā)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，具有低碳環(huán)保、能量密度高、工作溫度范圍寬等優(yōu)勢(shì)的鋰離子電池得到了廣泛關(guān)注。粘結(jié)劑作為鋰離子電池電極片中的非活性成分，是制備鋰離子電池電極片必須使用的重要材料之一。粘結(jié)劑的主要作用是連接電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和電極集流體，使它們之間具有整體的連接性，從而減小電極的阻抗，更好地穩(wěn)定電極片結(jié)構(gòu)。雖然粘結(jié)劑在電池中所占的比重很小，但卻是整個(gè)電極的力學(xué)性能的主要來源，對(duì)電極的生產(chǎn)工藝和電池的電化學(xué)性能有著重要的影響。負(fù)極極片通常采用羧甲基纖維素(cmc)、丁苯橡膠(sbr)，聚丙烯酸(paa)等聚合物作為粘結(jié)劑，含量低會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及集流體之間的粘結(jié)力低，極片容易發(fā)生掉粉、破碎等現(xiàn)象，粘結(jié)劑含量過高會(huì)提高電池的內(nèi)阻，降低電池的電化學(xué)性能。因此，需要評(píng)價(jià)未知極片中粘結(jié)劑的成分組成以便了解極片的真實(shí)情況，提高對(duì)極片組成及配方分析的解析能力，但目前還沒有對(duì)負(fù)極片中粘結(jié)劑成分逆向分析的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種粘結(jié)劑種類以及含量的測(cè)試分析方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種粘結(jié)劑種類的測(cè)試方法，包括下述步驟：對(duì)含有粘結(jié)劑的待測(cè)樣品進(jìn)行熱重分析，得到熱失重tg曲線以及微分熱重dtg曲線；通過獲得的待測(cè)樣品的tg曲線或者dtg曲線判斷粘結(jié)劑的種類。

4、判斷粘結(jié)劑的種類的方法為:tg曲線中粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間含有拐點(diǎn)、dtg曲線中粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間含有特征峰或者對(duì)dtg曲線按照粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間進(jìn)行分峰擬合。

5、所述的粘結(jié)劑組分包括cmc、sbr以及paa中的一種或者混合。

6、cmc對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為200℃-300℃，sbr對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為380℃-500℃，paa對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間在320℃-380℃。

7、熱重分析的設(shè)定條件為:升溫速率為5-20℃/min，優(yōu)選為10℃/min；升溫范圍為50-600℃；通入氮?dú)鈿夥臻_始測(cè)試，氣氛流量為50-200ml/min；優(yōu)選為100ml/min；優(yōu)選的，在100℃增加一個(gè)10min的恒溫段排除極片粉料中水分的影響。

8、所述待測(cè)樣品采用下述方式進(jìn)行制備：將未知極片配方的待測(cè)電池，對(duì)電池充分放電后，解剖電池拆解極片，用dmc浸泡除去極片表面殘留的電解液，然后用烘箱烘干后刮取的極片粉料作為待測(cè)樣品。

9、本發(fā)明還包括一種粘結(jié)劑含量的測(cè)試分析方法，包括下述步驟：1)通過所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試分析方法得到粘結(jié)劑的種類；2)根據(jù)步驟1)得到的粘結(jié)劑種類選擇具有相同種類粘結(jié)劑的已知粘結(jié)劑含量的配方作為參比樣品進(jìn)行熱重分析，得到熱失重tg曲線以及微分熱重dtg曲線；3)對(duì)參比樣品的dtg曲線進(jìn)行分峰擬合處理，得到參比樣品不同粘結(jié)劑對(duì)應(yīng)的擬合峰的峰面積與粘合劑含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)對(duì)待測(cè)樣品的dtg曲線進(jìn)行分峰擬合處理，得到待測(cè)樣品粘結(jié)劑對(duì)應(yīng)的擬合峰的峰面積；通過待測(cè)樣品的峰面積得到待測(cè)樣品的粘合劑含量。

10、步驟3)、4)中分峰擬合的條件獨(dú)立地為：cmc對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為200℃-300℃，sbr對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為380℃-500℃，paa對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間在320℃-380℃。

11、步驟4)的計(jì)算方法為：cmc的含量m＝a1/a*m*100％，sbr的含量n＝b1/b*n*100％；paa的含量q＝c1/c*n*100％；其中，a1、b1、c1分別為待測(cè)樣品中cmc、sbr、paa分峰擬合后的擬合峰面積；a、b、c分別為參比樣品中cmc、sbr、paa分峰擬合后的擬合峰面積，m、n、p分別為參比樣品的配方中cmc、sbr，paa的含量。

12、參比樣品與待測(cè)樣品采用相同的方式制備；參比樣品與待測(cè)樣品采用相同的熱重分析條件。

13、對(duì)于本發(fā)明，需要說明的是，選取參比樣品時(shí)粘結(jié)劑包含的種類需與待測(cè)樣品中粘結(jié)劑包含的種類相同，待測(cè)樣品中粘結(jié)劑包含的種類相同時(shí)，參比樣品不需重復(fù)測(cè)試。

14、對(duì)于本發(fā)明，需要說明的是，分峰擬合處理為常規(guī)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，一般采用peakf?it軟件進(jìn)行。在具體操作時(shí)，通過將dtg數(shù)據(jù)導(dǎo)入，選取溫度范圍，如100℃-600℃，設(shè)定峰類型及其他擬合參數(shù)后，則通過上述軟件，將通過多次迭代計(jì)算進(jìn)行擬合，最終擬合效果可通過確定系數(shù)r2(越接近1，擬合越好)，標(biāo)準(zhǔn)誤差se(越小越好)來分析和判斷。在本發(fā)明中，由于分峰擬合處理與現(xiàn)有技術(shù)類似，在此不展開詳細(xì)描述。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、本申請(qǐng)的技術(shù)方案主要采用分峰擬合的處理過程，在含有不同熱失重的材料用熱重分析儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于電池在化成后負(fù)極片表面會(huì)形成一層sei膜及一些副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物和cmc的特征峰是包裹在一起，不能進(jìn)行有效的分離，因此，也無法對(duì)cmc的特征峰進(jìn)行精確的積分計(jì)算。為此，本發(fā)明通過分峰擬合處理，就可以將cmc的出峰與化成后在負(fù)極產(chǎn)生的副產(chǎn)物的峰進(jìn)行有效的分離，以方便進(jìn)行后期的熱失重?cái)?shù)據(jù)提取及積分計(jì)算。

17、本發(fā)明提供了一種鋰離子電池負(fù)極片粘結(jié)劑種類以及含量的測(cè)試分析方法，可以對(duì)未知配方鋰離子電池中負(fù)極片粘結(jié)劑進(jìn)行逆向解析，為電池的研發(fā)提供對(duì)標(biāo)參考信息，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

技術(shù)特征：

1.一種粘結(jié)劑種類的測(cè)試方法，其特征在于，包括下述步驟：對(duì)含有粘結(jié)劑的待測(cè)樣品進(jìn)行熱重分析，得到熱失重tg曲線以及微分熱重dtg曲線；通過獲得的待測(cè)樣品的tg曲線或者dtg曲線判斷粘結(jié)劑的種類。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試方法，其特征在于，判斷粘結(jié)劑的種類的方法為:tg曲線中粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間含有拐點(diǎn)、dtg曲線中粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間含有特征峰或者對(duì)dtg曲線按照粘結(jié)劑組分的對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間進(jìn)行分峰擬合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑組分包括cmc、sbr以及paa中的一種或者混合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試方法，其特征在于，cmc對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為200℃-300℃，sbr對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為380℃-500℃，paa對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間在320℃-380℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試分析方法，其特征在于，熱重分析的設(shè)定條件為:升溫速率為5-20℃/min，優(yōu)選為10℃/min；升溫范圍為50-600℃；通入氮?dú)鈿夥臻_始測(cè)試，氣氛流量為50-200ml/min；優(yōu)選為100ml/min；優(yōu)選的，在100℃增加一個(gè)10min的恒溫段排除極片粉料中水分的影響。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試分析方法，其特征在于，所述待測(cè)樣品采用下述方式進(jìn)行制備：將未知極片配方的待測(cè)電池，對(duì)電池充分放電后，解剖電池拆解極片，用dmc浸泡除去極片表面殘留的電解液，然后用烘箱烘干后刮取的極片粉料作為待測(cè)樣品。

7.一種粘結(jié)劑含量的測(cè)試分析方法，其特征在于，包括下述步驟：1)通過權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑種類的測(cè)試分析方法得到粘結(jié)劑的種類；2)根據(jù)步驟1)得到的粘結(jié)劑種類選擇具有相同種類粘結(jié)劑的已知粘結(jié)劑含量的配方作為參比樣品進(jìn)行熱重分析，得到熱失重tg曲線以及微分熱重dtg曲線；3)對(duì)參比樣品的dtg曲線進(jìn)行分峰擬合處理，得到不同參比樣品粘結(jié)劑對(duì)應(yīng)的擬合峰的峰面積與粘合劑含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)對(duì)待測(cè)樣品的dtg曲線進(jìn)行分峰擬合處理，得到待測(cè)樣品粘結(jié)劑對(duì)應(yīng)的擬合峰的峰面積；通過待測(cè)樣品的峰面積得到待測(cè)樣品的粘合劑含量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑含量的測(cè)試分析方法，其特征在于，步驟3)、4)中分峰擬合的條件獨(dú)立地為：cmc對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為200℃-300℃，sbr對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間為380℃-500℃，paa對(duì)應(yīng)的失重溫度區(qū)間在320℃-380℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑含量的測(cè)試分析方法，其特征在于，步驟4)的計(jì)算方法為：cmc的含量m＝a1/a*m*100％，sbr的含量n＝b1/b*n*100％；paa的含量q＝c1/c*n*100％；其中，a1、b1、c1分別為待測(cè)樣品中cmc、sbr、paa分峰擬合后的擬合峰面積；a、b、c分別為參比樣品中cmc、sbr、paa分峰擬合后的擬合峰面積，m、n、p分別為參比樣品的配方中cmc、sbr，paa的含量。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粘結(jié)劑含量的測(cè)試分析方法，其特征在于，參比樣品與待測(cè)樣品采用相同的方式制備；參比樣品與待測(cè)樣品采用相同的熱重分析條件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種粘結(jié)劑種類以及含量的測(cè)試分析方法。粘結(jié)劑種類測(cè)試分析方法包括下述步驟：對(duì)含有粘結(jié)劑的待測(cè)樣品進(jìn)行熱重分析，得到熱失重TG曲線以及微分熱重DTG曲線；通過獲得的待測(cè)樣品的TG曲線或者DTG曲線判斷粘結(jié)劑的種類。本發(fā)明通過分峰擬合處理，就可以將CMC的出峰與化成后在負(fù)極產(chǎn)生的副產(chǎn)物的峰進(jìn)行有效的分離，以方便進(jìn)行后期的熱失重?cái)?shù)據(jù)提取及積分計(jì)算。

技術(shù)研發(fā)人員：李妍,李慧芳,喬春婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津力神新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9