密度计、电池浆料密度的测试方法与流程

1.本发明涉及锂电池浆料领域，特别是涉及一种密度计及电池浆料密度的测试方法。


背景技术：

2.极片制造工序是整个锂离子电池制造的核心内容，关系着电池电化学性能的好坏，而其中浆料的性质则直接影响了锂离子电池的性能。锂离子电池浆料是一种非牛顿流体，浆料是由固体粉末和液体混合分散形成的高度悬浮体系，具有非牛顿流体的典型特征。
3.浆料的密度是反应浆料一致性的重要参数，通过测试不同位置的浆料密度可以验证浆料的分散效果，当浆料分散较好时，浆料各处密度会较均一。常用的密度计有浮子式、静压式、振动式、放射性同位素式等。浮子式密度计的测量原理为阿基米德原理，结构最简单，测量时常由不同量程的浮子配套使用，不足之处为使用时多个浮子更换较麻烦；利用该原理的密度计还有数显天平式密度计，通过天平测量标准块在空气和待测液体中重力的差值来换算出待测液体密度；静压式、振动式液体密度计分别利用了液体的压强和振动特性与液体密度有关的原理制成，但在测试高粘度液体时，特别是高粘度带有气泡的锂电池浆料时误差较大；放射性同位素式密度计因为带有放射源，对人体安全性有较大隐患。目前的密度计并不能简单快速并准确地测量出高粘度锂电池浆料的密度，并且在测试高粘度锂电池浆料不同位置的密度来验证浆料分散效果时，需要进行多次调整浮子或者标准件，操作流程繁琐。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足之处，本发明提供了一种密度计及电池浆料密度的测试方法，该密度计用于测量具有较高粘度锂电池浆料的密度是否均匀，便于对浆料搅拌效果做出评判及对搅拌工艺做出参数调整及优化。本发明的密度计使用时操作简单便捷，测量速度快，测量误差小，适合快速实时获取高粘度浆料的密度数据。
5.一方面，本发明提供了一种密度计，包括：顶盖、量管、配重物、定位条，所述量管上端设有开口，所述配重物从所述开口装进所述量管，所述量管底部为锥体结构，所述顶盖设于所述量管上端用于密封所述开口，所述量管一侧设有刻度线，所述定位条设于所述量管设有刻度线的一侧，所述顶盖设有槽孔，所述槽孔贯穿所述顶盖。
6.进一步地，在所述量管设有所述刻度线的一侧纵向设有凹槽，所述定位条置于所述凹槽内，所述凹槽的设置把所述配重物和所述定位条分隔开，确保了所述配重物和所述定位条互不干扰。
7.进一步地，所述凹槽底端与处于最低位的所述刻度线对齐，该设置使得所述定位条的定位下限和最低位刻度线一致。
8.进一步地，所述凹槽的位置与所述槽孔相对应，所述槽孔的形状与所述定位条顶端形状相对应，该设置使得所述定位条能纵向移动，进而实现所述定位条在所述刻度线上
进行定位。
9.进一步地，所述定位条为柱体结构，优选地，所述定位条为圆柱形、多边形柱体的任一种，该结构简单，方便加工成型。
10.进一步地，所述定位条纵向滑动，所述定位条底端定位在所述刻度线上，所述定位条顶端穿过所述槽孔位于所述顶盖上方，所述槽孔的设置不仅利于所述定位条的滑动进行定位，还有利于所述定位条的取出及更换。
11.进一步地，所述刻度线设于所述量管的开口与所述锥体结构之间的所述量管管壁上，所述刻度线的位置设置便于操作人员读取刻度值。
12.进一步地，所述顶盖设有螺纹结构，所述螺纹结构有利于增强所述顶盖的密封作用。
13.另一方面，本发明提供了一种电池浆料密度的测试方法，所述测试方法使用所述密度计，包括以下步骤：
14.s1：所述刻度线有对应的刻度值，建立所述刻度值与电池浆料密度值的对应关系表并确定配重物的数量及所述刻度值范围；
15.s2：根据待测的所述电池浆料组分特性，在所述量管中装入所述配重物，将所述定位条定位在最高刻度线处；
16.s3：将所述密度计置于电池浆料中，待所述密度计静止后读取所述刻度值；
17.s4：查找与所述刻度值相对应的所述电池浆料密度值，得到所述电池浆料的密度值；
18.s5：所述定位条定位至所述刻度值，将所述密度计置于所述电池浆料的不同位置，通过所述定位条判断所述电池浆料密度的均匀性。
19.相比于现有的技术方案，本发明至少存在以下有益效果：
20.1.操作简单便捷，测量速度快。锥形结构的设计可使密度计快速进入高粘度锂电池浆料中，密度计放置待测浆料中即可使用，操作简单。
21.2.快速实时获取高粘度浆料的密度数据。定位条的设置可快速判断锂电池浆料不同位置的密度是否一致，快速判断锂电池浆料密度的均匀性，进而对浆料搅拌效果做出评判及对搅拌工艺做出参数调整及优化。
22.3.误差小，测量精确度高。在电池浆料密度测试中，首先建立了刻度值与密度的对应关系表，关系表中已经确立了配重物的数量、刻度值及密度三者的关系，配重物的数量确定则密度计的测试量程也确定，即通过调节配重物的数量可以实现精确调控密度计的测量范围，使密度计测试范围符合实际测试需要，提高了密度计测试的精确度，在测试过程中，读取刻度值后即可通过关系表得到准确的密度值。
附图说明
23.附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
24.图1为本发明提供的密度计结构示意图；
25.图2为本发明提供的密度计顶盖结构示意图；
26.图3为本发明提供的密度计量管结构示意图。
27.其中，附图标记为：顶盖-1、槽孔-11、量管-2、凹槽-21、配重物-3、定位条-4。
具体实施方式
28.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.如图1-图3中所示，本发明一实施例提供的一种密度计，包括：顶盖1、量管2、配重物3、定位条4，量管2上端设有开口，配重物3从开口装进量管2，量管2底部为锥体结构，顶盖1设于量管2上端用于密封开口，量管2一侧设有刻度线，定位条4设于量管2设有刻度线的一侧，顶盖1设有槽孔11，槽孔11贯穿顶盖1。
30.量管2底部为圆锥体，圆锥体的设计能降低密度计在进入高粘度锂电池浆料时受到的阻力，有利于提高密度计进入高粘度锂电池浆料中的速度，降低密度测试所需的时间。顶盖1用于密封量管2上端的开口，顶盖1为螺纹结构，螺纹结构的设计增强了顶盖1与量管2之间的密封性，避免密度计在使用过程中因顶盖1脱落而引起配重物3脱离量管2。
31.配重物3的密度大，能使密度计的重心更稳，使得密度计处于漂浮状态，能够竖立在水中，便于读数。
32.在量管2的开口与圆锥体之间的管壁上设有刻度线，刻度线的位置设置有利于操作人员读取刻度值。在靠近圆锥体一端的刻度值小，在靠近开口一端的刻度值大，即刻度值上大下小，刻度值最大的刻度线为最高位刻度线，刻度值最小的刻度线为最低位刻度线。在量管2刻度线的一侧设有与定位条4相对应的凹槽21，定位条4设置在凹槽21内，凹槽21的设置不仅便于固定定位条4，还能把配重物3和定位条4分隔开，确保了配重物3和定位条4互不干扰。凹槽21的底端与最低位刻度线对齐，这样能使得定位条4的定位下限和最低位刻度线一致。本实施例中定位条4为长方体，长方体结构简单，方便加工成型。顶盖1的槽孔11形状为与定位条4顶端形状相对应的方形，槽孔11的位置与凹槽21相对应，定位条4可在纵向上移动，定位条4的底端起定位作用，在定位条4移动时，定位条4的底端在最低位刻度线和最高位刻度线之间进行定位，而定位条4的顶端则穿过顶盖1上的槽孔11，位于顶盖1上方。凹槽21和槽孔11的设计使得定位条4的定位范围在最低位刻度线和最高位刻度线之间。
33.本发明中用于制作密度计组件的材料包括金属、塑料、玻璃。
34.本发明提供的密度计放置待测浆料中即可使用，操作简单；定位条的设置可快速判断锂电池浆料不同位置的密度是否一致，快速判断锂电池浆料密度的均匀性，进而对浆料搅拌效果做出评判及对搅拌工艺做出参数调整及优化。
35.一种电池浆料密度的测试方法，包括使用上述密度计，具体步骤如下：
36.s1：刻度线有对应的刻度值，建立刻度值与电池浆料密度值的对应关系表并确定配重物的数量及所述刻度值范围；
37.本发明中密度计的测量原理为阿基米德原理，即浸入静止流体(气体或液体)中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量，方向竖直向上并通过所排开流体的形心，即f
浮
＝g
液排
＝m
液排
g＝gv
排
ρ
液
(v
排
表述物体排开液体的体积)。本实施例中，m1:顶盖1的质量(g)，s：量管2顶端的横截面积(cm2)，m2：量管2的质量(g)，d1：量管2的外部直径(cm)，m3：配重物3的质量(g)。h1：最高位刻度线到量管顶端的距离(cm)，h2：最高位刻度线到最低位刻度线的距离(cm)，h3：最低位刻度线到圆锥体顶端的距离(cm)，h4：圆锥体的高度(cm)。v0：圆锥体的体积(cm3)，d2：定位条4的宽度(cm)，h为密度计浸入流体中静止时的浸入深度(cm)，n为配重物的数量，则(m1 m2 nm3)g＝ρg(hs v
0-(h-h3)d
22
)，即密度值与浸入深度的关
系为：通过计算即可得到与刻度值相对应密度值。
38.本实施例中，浸入深度h为刻度值，刻度值上大下小。当m1＝2g，m2＝10g，m3＝5g，d1＝1.5cm，d2＝0.2cm，h4＝1cm，h3＝3cm，h1＝1cm，n分别为n＝1，n＝2，n＝3时，刻度值与密度值的关系见表1。
39.表1 刻度值与密度的对应表
40.41.[0042][0043]
密度计中配重物的加入可调节刻度范围，进而调节密度的测试范围，根据表1中数据可知，h的刻度值在3-9之间，单位刻度值为0.1，9为最高位刻度线的刻度值，3为最低位刻度线的刻度值。密度计中放入一个配重物时，对应的密度值的可测范围约为1.0-2.9；放入两个配重物时，对应的密度值的可测范围约为1.4-3.7，放入三个配重物时，对应的密度值的可测范围约为1.7-4.6。锂电池浆料的密度范围在1-4.5g/cm3之间，上述表1中的密度测试范围已经包括了锂电池浆料的密度范围。在密度计中，m1、m2、d1、d2、h3、h4的值是固定的，而n和m3的值可根据实际待测样的性质做出相应的调整，即配重物的质量和数量影响浸入深度h，配重物可调节浸入深度h的大小。
[0044]
s2：根据待测的所述电池浆料组分特性，在量管中装入配重物，将定位条定位在最高刻度线处；
[0045]
根据刻度值与密度的对应关系表，确定配重物的数量及刻度值范围之后即可进行锂电池浆料密度的测试。
[0046]
在锂电池负极浆料密度测试中，拧开带螺纹结构的顶盖，往量管中装入一个质量为5g的配重物，刻度值为3-9，单位刻度值为0.1，刻度值上大下小，将定位条底端移动至刻度值为9的刻度线处，此时密度计的测试范围约为1.0-2.9。
[0047]
在锂电池正极浆料密度测试中，由于正极浆料密度较大，且不同配方间密度差异也较大，所以在测密度时需要调整配重球数量，拧开带螺纹结构的顶盖，先在密度计中装入两个质量为5g的配重物，刻度值为3-9，单位刻度值为0.1，刻度值上大下小，将定位条底端移动至刻度值为9的刻度线处，密度计的测试范围约为1.4-3.7，此时若发现密度计静止后浆料液面处于最低位刻度线的下方，说明加入的配重物不足，使得密度计没有处于合适的测量范围内，则取出密度计再加入一个质量为5g的配重物，增大密度测试范围，此时密度计中加入了3个配重球，密度计的测试范围约为1.7-4.6。
[0048]
s3：将密度计置于电池浆料中，待密度计静止后读取刻度值；
[0049]
把密度计放入锂电池浆料中进行锂电池浆料密度的测试，配重物密度大，密度计中加入的配重球使得密度计处于漂浮状态，能够竖立在水中，当密度计停止上下移动并处于静止状态时即可进行读数，读数时，视线与浆料液面保持水平，读取刻度值。
[0050]
s4：查找与刻度值相对应的电池浆料密度值，得到电池浆料的密度值；
[0051]
读取刻度值后，再根据刻度值与密度计中加入的配重物的个数，在表1中查找对应的密度值，即可得到电池浆料的密度值。
[0052]
在锂电池负极浆料密度测试中，密度计中加入了一个质量为5g的配重物，当读取的刻度值为3，则锂电池负极浆料的密度值为2.887473，当读取的刻度值为6.9，则对应的密度值为1.347081，当读取的刻度值为9，则对应的密度值为1.046476。
[0053]
在锂电池负极浆料密度测试中，密度计中加入了两个质量为5g的配重物，当读取
的刻度值为3，则锂电池负极浆料的密度值为3.73673，当读取的刻度值为3.8，则对应的密度值为3.026759，当读取的刻度值为9，则对应的密度值为1.354263；密度计中加入了三个质量为5g的配重物，当读取的刻度值为3，则锂电池负极浆料的密度值为4.585987，当读取的刻度值为5.1，则对应的密度值为2.838333，当读取的刻度值为9，则对应的密度值为1.66205。
[0054]
s5：定位条定位至刻度值，将密度计置于电池浆料的不同位置，通过定位条判断电池浆料密度的均匀性。
[0055]
测出锂电池正极或者负极浆料的密度值后，取出密度计，将定位条底端下移至读数处，擦干净密度计表面浆料，将密度计放在浆料中不同位置，通过观察浆料液面与定位条底端所处刻度线的位置关系即可快速判断锂电池负极浆料各处的密度是否相同。
[0056]
本发明提供的一种电池浆料密度的测试方法，在电池浆料密度测试中，首先建立了刻度值与密度的对应关系表，关系表中已经确立了配重物的数量、刻度值及密度三者的关系，配重物的数量确定则密度计的测试量程也确定，即通过调节配重物的数量可以实现精确调控密度计的测量范围，使密度计测试范围符合实际测试需要，提高了密度计测试的精确度，在测试过程中，读取刻度值后即可通过关系表得到准确的密度值。该方法测量误差小，测量精确度高。
[0057]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0058]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。