一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的评价方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及电池拆解后极片上粉料面密度的评价方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车迅猛发展，锂离子电池的安全性能越来越备受关注。对锂离子电池充放电池拆解的研究项目也越来越多。锂离子电池中的正负极极片面密度是决定电池容量、电池内阻、电池循环性能等锂离子电池关键参数的重要因素。电池在使用一段时间后总是会出现这样那样的问题，会或多或少地存在失效的情况。因此，目前对失效后的电池拆解研究也越来越多。电池拆解后，电池正负极片中粉料的面密度也是评价的一个重要参数。
3.当前的研究比较多的是对极片制作过程中的面密度测试，会采用测厚仪进行实时无损检测技术，如激光测厚仪、x射线测厚仪、β射线测厚仪等。也有研究线下检测方法，如取出有代表性极片段进行裁片称重测试。公告号为cn 110044765 a的发明专利公开了一种锂离子电池极片面密度一致性的评价方法。这些极片制作过程中的极片面密度测试方法为面密度评价提供了较好的方法。
4.然而，上述方法仅可以用于新设备的电池。拆解电池和新制备的电池不光在本质存在一定的差异，而且拆解电池可用的极片有限。目前针对拆解正负极片粉料的面密度还没有形成较为规范的测试方法。


技术实现要素：

5.在当前评价技术背景下，本发明提出了一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的测试方法，本发明可操作性强，简便实用，测试结果准确可靠，为评价拆解后极片上粉体面密度提供准确参考。
6.一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的评价方法，其包括如下步骤：从拆解电池的两端和中间等三个区域选取极片；分别将三个区域的极片裁剪成极片小片，进行称重；分别将三个区域的极片中的箔材清理出来，裁剪成和极片小片同样形状大小的片，进行称重；用极片小片的质量减去箔材小片的质量，得到极片小片上粉料的质量；最后用极片小片粉料的质量除以极片小片的面积，计算出极片粉料的面密度。
7.进一步的，选取的三个区域：对于卷绕电池，指的是壳体端(如距离壳体处0-20cm)、中间部分(如整个极卷的中间20cm段)、卷芯端(如距离卷芯处0-20cm)；对于叠片电池，指的是上侧(如第1-3片)、中间(如第1-3片)、下侧(如第1-3片)。
8.进一步的，极片裁剪成便于计算面积的图形作为极片小片，其优选为圆形、正方形。
9.进一步的，裁剪极片小片2-20片；对每个极片小片进行称重。
10.进一步的，将三个区域的极片中的箔材清理出来的方法为：将所述的三个区域极片取出部分用去离子水或有机溶剂中浸泡；然后蘸上相应溶剂除去极片表面的粉料，直至
露出完整的箔材。
11.进一步的，箔材裁剪成便于计算面积的图形，优选圆形、正方形；将裁剪箔材裁剪成2-20片，进行称重，并取平均值作为单片箔材小片的质量。
12.进一步的，分别计算同一区域上每个极片小片上粉料的面密度，然后计算出同一个区域面密度的平均值和相对标准偏差。
13.进一步的，所述裁剪优选为冲片的形式，且冲片优选在极片或箔材的中部进行；所述极片为拆解的正负极片。
14.具体的，例如：一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的评价方法，测试步骤如下：分别选取拆解电池两端和中间等三个区域的极片，分别将极片裁(冲)成便于计算面积的小片，称量极片小片的质量。剪出一段极片置于去离子水或有机溶剂中浸泡，除去极片上的粉料，露出箔材。将箔材裁(冲)成与极片相同的小片。称量箔材小片的质量。用极片小片的质量减去箔材小片的质量，得到箔材小片上涂覆的粉料的质量。最后用极片粉料的质量除以粉料的面积，计算出极片粉料的面密度。
15.上述面密度为指定厚度的物质单位面积的质量，为本领域常用名词。
16.优选的，分别选取拆解电池两端和中间等三个区域的极片，对于卷绕电池，指的是壳体端(如距离壳体处0-20cm)、中间部分(如整个极卷的中间20cm段)、卷芯端(如距离卷芯处0-20cm)；对于叠片电池，指的是上侧(如第1-2片)、中间(如第1-2片)、下侧(如第1-2片)。
17.优选的，每个部分的极片冲(裁剪)成直径为14mm的圆片，每个部分冲10片。
18.优选的，极片为拆解的正负极片；并选取极片的中部进行冲片。
19.优选的，每个部分的极片进行去离子水或有机溶剂浸泡处理，去除极片表面粉料后，露出箔材，选取在箔材中部，冲成直径为14mm的圆片，每个部分冲20片。
20.本发明具有如下的技术效果：
21.本发明从拆解卷绕电池的壳体端、中间端、卷芯端，以及叠片电池的上侧、中间、下侧分成三组选取极片，具有一定的代表性。考虑到拆解电池提供极片有限，每个区域根据极片量的多少，冲片(裁剪)2-20片作为测试对象。由于经过了充放电以及失效，拆解电池中极片的箔材与新鲜极片的箔材有一定的区别，所以本发明中在相同区域内去除掉极片表面粉料，获取箔材的质量。这样计算的粉料面密度具有较高的准确度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为一种区域极片和箔材冲片取样示意图。
24.图2为另一种区域极片和箔材冲片取样示意图。
具体实施方式
25.为便于理解本发明，现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明，不应视为对本发明的具体限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
26.实施例1
27.一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的测试方法，包括如下步骤：选取拆解的叠片电池上侧第1片、最中间第1片、下侧第1片，这三个区域的正极片。用陶瓷剪刀剪成两半。这三个区域各取一半极片，分别冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共10片。称量每个极片小圆片的质量。将三个区域的另一半极片置于n-甲基吡咯烷酮中浸泡12h，取出后用无尘纸反复蘸取适量n-甲基吡咯烷酮，轻轻擦拭极片上的粉料，直至露出完整的铝箔。将铝箔材冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共10片。称量10片铝箔小圆片的质量，并计算单片的平均值。用单片极片小圆片质量减去铝箔小圆片质量的平均值，得到铝箔小圆片上涂覆正极粉料的质量。最后用小圆片上正极粉料的质量除以小圆片的面积，计算出极片粉料的面密度。所选上侧、中间、下侧三个区域的正极粉料面密度的平均值分别为，0.0303g/cm2、0.0301g/cm2、0.0305g/cm2，相对标准偏差分别为：0.34％、0.37％、0.45％。
28.上述图1和图2为每个区域冲片取样示意图，其中的孔数仅为举例，并不代表实施例1的取孔数。
29.实施例2
30.一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的测试方法，包括如下步骤：选取拆解的叠片电池上侧第1片、最中间第1片、下侧第1片，这三个区域的正极片。用陶瓷剪刀剪成两半。这三个区域各取一半极片，分别冲片裁剪成直径为16mm的圆片，共10片。称量每个极片小圆片的质量。将三个区域的另一半极片置于n-甲基吡咯烷酮中浸泡12h，取出后用无尘纸反复蘸取适量n-甲基吡咯烷酮，轻轻擦拭极片上的粉料，直至露出完整的铝箔。将铝箔材冲片裁剪成直径为16mm的圆片，共10片。称量10片铝箔小圆片的质量，并计算单片的平均值。用单片极片小圆片质量减去铝箔小圆片质量的平均值，得到铝箔小圆片上涂覆正极粉料的质量。最后用小圆片上正极粉料的质量除以小圆片的面积，计算出极片粉料的面密度。所选上侧、中间、下侧三个区域的正极粉料面密度的平均值分别为，0.0311g/cm2、0.0309g/cm2、0.0309g/cm2，相对标准偏差分别为：0.26％、0.31％、0.28％。
31.实施例3
32.一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的测试方法，包括如下步骤：选取拆解的叠片电池上侧第1片、最中间第1片、下侧第1片，这三个区域的正极片。用陶瓷剪刀剪成两半。这三个区域各取一半极片，分别冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共15片。称量每个极片小圆片的质量。将三个区域的另一半极片置于n-甲基吡咯烷酮中浸泡12h，取出后用无尘纸反复蘸取适量n-甲基吡咯烷酮，轻轻擦拭极片上的粉料，直至露出完整的铝箔。将铝箔材冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共15片。称量15片铝箔小圆片的质量，并计算单片的平均值。用单片极片小圆片质量减去铝箔小圆片质量的平均值，得到铝箔小圆片上涂覆正极粉料的质量。最后用小圆片上正极粉料的质量除以小圆片的面积，计算出极片粉料的面密度。所选上侧、中间、下侧三个区域的正极粉料面密度的平均值分别为，0.0306g/cm2、0.0309g/cm2、0.0301g/cm2，相对标准偏差分别为0.21％、0.22％、0.26％。
33.实施例4
34.一种锂离子电池拆解后极片中粉料面密度的测试方法，包括如下步骤：选取拆解的叠片电池上侧第1片、最中间第1片、下侧第1片，这三个区域的正极片。用陶瓷剪刀剪成两半。这三个区域各取一半极片，分别冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共20片。称量每个极片
小圆片的质量。将三个区域的另一半极片置于n-甲基吡咯烷酮中浸泡12h，取出后用无尘纸反复蘸取适量n-甲基吡咯烷酮，轻轻擦拭极片上的粉料，直至露出完整的铝箔。将铝箔材冲片裁剪成直径为14mm的圆片，共20片。称量20片铝箔小圆片的质量，并计算单片的平均值。用单片极片小圆片质量减去铝箔小圆片质量的平均值，得到铝箔小圆片上涂覆正极粉料的质量。最后用小圆片上正极粉料的质量除以小圆片的面积，计算出极片粉料的面密度。所选上侧、中间、下侧三个区域的正极粉料面密度的平均值分别为，0.0361g/cm2、0.0359g/cm2、0.0352g/cm2，相对标准偏差分别为：0.18％、0.20％、0.19％。
35.由其相对标准偏差可以看出，本发明测试极片中粉料面密度的方法相对标准偏差均小于5％，满足测试精密度的基本要求。另外，随着冲片数量增加，相对标准偏差值降低，测试精密度有了较大的提高。
36.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。