[發(fā)明專利]一種判斷石墨電化學(xué)性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610161110.1
• 申請(qǐng)日: 2006-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN101191778A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫美紅;胡剛;劉衛(wèi)平;何珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N23/223
• 分類號(hào): G01N23/223
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;徐嫻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種判斷石墨電化學(xué)性能的方法。

背景技術(shù)

石墨具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，在石墨層面內(nèi)，碳原子呈六角形排列并向二維方向延伸，層面間每個(gè)碳原子與其相鄰的三個(gè)碳原子以sp²雜化的強(qiáng)σ鍵結(jié)構(gòu)形式存在，結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定；在石墨層與層之間，碳-碳之間僅以弱的范得華力(Van?der?Waals)結(jié)合，層面間距大約為0.34納米，由于石墨層面之間的結(jié)合力薄弱，且空間較大，容易插入其他金屬或非金屬分子、原子、離子或離子團(tuán)，形成石墨層間化合物(graphite?intercalation?compounds簡(jiǎn)稱GIC)。因此，石墨常用作二次鋰離子電池的負(fù)極活性物質(zhì)。

研究表明，作為二次鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)的石墨料的電化學(xué)性能的好壞，對(duì)電池的容量、壽命、充放電特性等電化學(xué)性能的影響很大。對(duì)二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家來說，準(zhǔn)確了解和正確評(píng)價(jià)用作電池負(fù)極材料的石墨的電化學(xué)性能，對(duì)電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制都是相當(dāng)重要的。而全面評(píng)價(jià)石墨的電化學(xué)性能，通常的辦法是按照常規(guī)的生產(chǎn)工藝將石墨作為負(fù)極活性物質(zhì)做成鋰離子樣品電池，然后以二次電池循環(huán)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量電池的循環(huán)性能，然后根據(jù)電池的循環(huán)性能判斷石墨的循環(huán)性能是否滿足電池需要；并以被測(cè)試的石墨樣品作正極活性物質(zhì)、以金屬鋰作負(fù)極活性物質(zhì)做成電池作為模擬電池，測(cè)試模擬電池的電化學(xué)容量，然后據(jù)此判斷石墨的電化學(xué)比容量是否滿足電池需要。根據(jù)上述循環(huán)性能和電化學(xué)比容量來綜合判斷負(fù)極材料石墨的電化學(xué)性能是否滿足電池需要。這種辦法雖然得到的數(shù)據(jù)是可靠的，但存在實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高、判斷結(jié)果受電池制備方法影響大的缺點(diǎn)。例如，對(duì)于循環(huán)性能性能測(cè)試，正常情況下，需要半個(gè)月至1個(gè)月的時(shí)間，這樣長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)周期，很難滿足電池生產(chǎn)廠家的來料檢驗(yàn)需求。而且，采用不同的電池制備方法例如采用不同的正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)，得到的電池的性能是不一樣的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中判斷石墨電化學(xué)性能的方法存在實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高、判斷過程受電池制備方法影響大的缺點(diǎn)，提供一種實(shí)驗(yàn)周期短、成本低、判斷結(jié)果不受電池制備方法影響的石墨電化學(xué)性能的方法。

本發(fā)明提供的判斷石墨電化學(xué)性能的方法包括(A)獲取石墨的X射線光電子能譜特征峰、石墨表面的氧/碳元素質(zhì)量比和石墨的比表面值；(B)設(shè)定石墨表面的氧/碳元素質(zhì)量比和石墨的比表面值的范圍；及(C)判斷石墨的X射線光電子能譜特征峰中是否有鐵特征峰存在并判斷石墨表面的氧/碳元素質(zhì)量比和石墨的比表面值是否在設(shè)定的范圍內(nèi)；當(dāng)上述石墨的X射線光電子能譜特征峰中沒有鐵特征峰且氧/碳元素質(zhì)量比和比表面值均在相應(yīng)的設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，判定該石墨的電化學(xué)性能滿足電池需要，所述電化學(xué)性能包括石墨的電化學(xué)比容量和循環(huán)性能。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，只需從石墨的X射線光電子能譜特征峰、石墨表面的氧/碳元素質(zhì)量比和石墨比表面值入手，判斷石墨的X射線光電子能譜是否有鐵特征峰存在以及石墨的氧/碳元素質(zhì)量比和比表面值是否在上述參數(shù)值范圍內(nèi)即可有效判斷該石墨的電化學(xué)性能，從而能夠大大縮短石墨電化學(xué)性能是否滿足電池需要的判斷時(shí)間，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有很好的重復(fù)性和可靠性，這對(duì)二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家正確選用原材料、縮短來料測(cè)試檢驗(yàn)周期、降低測(cè)試檢驗(yàn)成本、提高檢測(cè)準(zhǔn)確率都具有重要的意義。上述方法只需使用常用的X射線光電子能譜儀測(cè)定石墨的光電子能譜即可判斷石墨的X射線光電子能譜是否有鐵特征峰存在以及得到石墨的氧/碳元素質(zhì)量比氧/碳元素質(zhì)量比，再配合采用比表面儀測(cè)定比表面值即可完成石墨電化學(xué)性能的判斷過程，因而大大簡(jiǎn)化了操作步驟，節(jié)約了大量人力和物力，從而使生產(chǎn)成本大大降低。

本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)石墨電化學(xué)特性的方法非常適合于二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家對(duì)石墨進(jìn)行快速評(píng)審、檢驗(yàn)和品質(zhì)控制，也非常適合用作石墨原材料生產(chǎn)廠家進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例1石墨樣品的光電子能譜圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)例2石墨樣品的光電子能譜圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)例3石墨樣品的光電子能譜圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)例4石墨樣品的光電子能譜圖。

具體實(shí)施方式