[發(fā)明專利]一種鋰電池硅碳負極材料復合性能的快速檢測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011400875.2
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112611784A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;陳濤;李鈞;司文彬
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及鋰電池檢測領(lǐng)域，公開了一種鋰電池硅碳負極材料復合性能的快速檢測方法，通過硅碳包覆硅的負極材料超聲震蕩，測試超聲振蕩前后固定間距電阻的變化衡量硅碳復合性能。包括如下檢測過程：（1）將硅碳負極材料置于玻璃培養(yǎng)皿的外蓋底部，蕩平，壓平；（2）使用萬用表測硅碳負極材料固定間距的電阻，記為R₁；（3）將硅碳負極材料加入無水乙醇中超聲震動處理，濾除剝離的碳，干燥，得到烘干的硅碳負極材料；（4）將烘干的負極材料置于玻璃培養(yǎng)皿的外蓋底部，蕩平，壓平；（5）使用萬用表測處理后的硅碳負極材料固定間距的電阻，記為R₂；（6）對兩次測試的電阻做差：R_t=R₂?R₁，記錄下R_t的數(shù)值，根據(jù)R_t值判斷硅碳負極材料的復合性能。本發(fā)明的方法不僅能夠準確快速反映出硅碳負極材料的復合性能，而且方法簡單易行，便于推廣應用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池檢測領(lǐng)域，公開了一種鋰電池硅碳負極材料復合性能的快速檢測方法。

背景技術(shù)

近年來新能源發(fā)電領(lǐng)域的快速發(fā)展對與之匹配的儲能系統(tǒng)提出了新的要求。而在儲能電池的更新?lián)Q代中，鋰離子電池由于其自身所具備的各種優(yōu)點，已成為重點研究領(lǐng)域，并在大量的儲能項目中獲得了實際應用，取得了一定的成效。鋰離子電池的容量決定于正極材料的活性鋰離子以及負極材料的可嵌脫鋰能力，正負極在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性決定了電池的性能發(fā)揮，甚至嚴重影響電池的安全性，因此，電極的性能在一定程度上決定了鋰離子電池的綜合性能。

目前商業(yè)化鋰離子電池負極材料主要為石墨類碳負極材料，其理論比容量僅為372mAh/g，嚴重限制了鋰離子電池的進一步發(fā)展。硅在負極材料應用中有著比容量高(4200mAh/g)、嵌鋰電位低、原料來源廣泛等優(yōu)勢,近幾年國內(nèi)外對硅碳復合材料的研究越來越多。然而由于硅基材料在充放電過程中發(fā)生巨大的體積變化，導致電池在循環(huán)過程中電極材料會發(fā)生破裂、粉化、結(jié)構(gòu)崩塌等缺點。因此，將硅材料與石墨材料進行復合，使硅材料外表面包覆一層無定形碳制備成碳包覆硅有著復合層的硅碳材料,用作鋰離子電池負極材料，從而改善鋰電循環(huán)過程中的體積膨脹、粉化等問題。

目前有的研究者通過制備有著碳包覆硅核殼結(jié)構(gòu)的硅碳復合材料改善硅在充放電過程中發(fā)生的體積效應，用于表征硅碳復合材料具有復合性能的方法主要有掃描電鏡法、透射電鏡法等。然而這些方法測定成本較高且普遍存在表征單一、不能快速表征硅碳復合粉體碳包硅層的復合性能問題。如掃描電鏡法可以分析粉體顆粒的表面形貌，但是不能快速給出碳包覆硅的復合性能信息;透射電鏡可以表征粉體包覆層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但也不能快速表征出碳包覆硅的復合性能。因此，研究硅碳復合負極材料性能的測試方法具有重要意義。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01910145883.8公開了一種在線無壓力檢測鋰電池硅碳負極片膨脹的設備與方法，包括密封艙裝置、壓力測試與調(diào)節(jié)裝置、厚度測試裝置、硅碳極片充放電裝置；密封艙裝置用于確保硅碳極片處于無水無氧的環(huán)境中；壓力測試與調(diào)節(jié)裝置用于檢測硅碳極片膨脹對陽極鋰片產(chǎn)生的作用力，并通過中控裝置調(diào)整鋰片與硅碳極片的間距，保證硅碳極片與鋰片之間的作用力為零；厚度測試裝置用于記錄鋰片的上移距離，從而計算出硅碳極片的膨脹率；硅碳極片充放電裝置用于給硅碳極片進行嵌鋰放電，極片出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，模擬硅碳材料在電池的使用情況。

根據(jù)上述，現(xiàn)有方案中硅碳復合負極材料在鋰電池領(lǐng)域具有良好應用前景，硅碳負極材料的復合性能具有非常關(guān)鍵的作用，現(xiàn)有技術(shù)中測試硅碳負極材料的碳包覆硅復合性能的方法普遍存在表征單一、不能快速表征粉體包覆層結(jié)構(gòu)的缺陷，并且成本較高。鑒于此，申請人在長期的碳包覆硅負極材料開發(fā)中總結(jié)經(jīng)驗，提出了一種鋰電池硅碳負極材料復合性能的快速檢測方法，可有效解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容