测试电池浆料稳定性的方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是一种测试电池浆料稳定性的方法。

背景技术

电池浆料是由不同物质混合而成的悬浮体系，不同的物质具有不同的沉降速率。不同的颗粒之间相互作用复杂，因此监测稳定性十分困难。即使混合均匀，在一定时间后也会由于沉降而导致浆料分层。另外颗粒之间会发生凝聚，导致不同物质颗粒在整个体系中分布不均匀，分散效果变差。

如果浆料稳定性差，在后继的涂布过程中会发生分层，而且颗粒凝聚导致分散效果变差，则最后制得的电池性能(例如比容量和循环性能)将显著下降。因此电池浆料的稳定性对于电池性能非常重要。常规的方法包括测试浆料流动性、粘度、固含量、颗粒度等。但是这些测试方式均较为粗糙，无法精确表征电池浆料的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以精确测试电池浆料稳定性的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种测试电池浆料稳定性的方法，其特征在于，包括扫描取点步骤、分段步骤及拟合步骤。扫描取点步骤包括通过流变仪扫描取点组成流变曲线，分段步骤包括将流变曲线分成多段，拟合步骤包括采用最小二乘法分别拟合每一段得到拟合值，所有拟合值组成拟合流变曲线。

可选的，扫描取点包括四段：

第一段：剪切速率0.01(1/s)，持续15s，每秒取一个点，

第二段：剪切速率从0.01(1/s)到1000(1/s)线性扫描和按指数间隔取点，

第三段：剪切速率恒定1000(1/s)，持续15s，每秒取一个点，

第四段：剪切速率从1000(1/s)到0.01(1/s)线性扫描和按指数间隔取点。

可选的，分段步骤包括将流变曲线平均分为多段。

可选的，扫描取点步骤得到的流变曲线有n个点，每段流变曲线的点数为(n/20-n/5)

可选的，每段流变曲线的点数为(n/10-n/5)。

可选的，扫描取点得到的流变曲线有52个点，每段流变曲线的点数为5时拟合效果最好。

可选的，流变仪为锥板旋转流变仪，锥板旋转流变仪的锥顶角小于等于3度。

可选的，锥板旋转流变仪的半径小于30mm，扫描取点的温度在20℃-28℃。

可选的，扫描取点步骤前，对锥板旋转流变仪的打磨使其粗糙度Ra＞3。

可选的，还包括精确度评估步骤：计算所有扫描取点得到的点和对应的拟合值之间的平均偏差。

综上，本发明的多段拟合法的拟合精确度远高于流变仪自带方法和多项式拟合结果。流变仪自带的拟合方法给出的拟合结果和原始数据有较大偏差，多项式拟合结果和原始数据也相差较大，多段拟合法拟合结果已经几乎和实际测试值重合。

附图说明

图1是本发明中的实施例提供的流变仪的样品台子和测试转子的示意图；

图2是本发明中的实施例提供的正扫的流变曲线；

图3是本发明中的各个实施例提供的拟合流变曲线；

图4是本发明中的实施例提供的反扫的流变曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中所有实施例中使用的流变仪的样品台子2和测试转子1如图1所示。流变仪在板间隙内速度沿θ方向的分布是线性的，θ

本发明中的“将所述流变曲线平均分为多段”指的是同时将正扫的流变曲线和反扫的流变曲线分为多段，即本申请中的正扫和反扫时的流变曲线的分段数相同。

实施例一

将浆料均匀涂到流变仪的样品台上，测试转子是编号为CP50-1的锥形转子，加料时保证浆料能完全覆盖锥形板。锥顶角为3°，半径为25mm，扫描温度为25℃，粗糙度Ra为4，设置流变仪的测试程序如下：

扫描取点包括四段：

第一段：剪切速率0.01(1/s)，持续15s，每秒取一个点，

第二段(正扫)：剪切速率从0.01(1/s)到1000(1/s)线性扫描和按指数间隔取点，

第三段：剪切速率恒定1000(1/s)，持续15s，每秒取一个点，

第四段(反扫)：剪切速率从1000(1/s)到0.01(1/s)线性扫描和按指数间隔取点。

测试剪切应力随剪切速率的变化曲线，得到结果如图2和图4所示。图2中的实线为正扫曲线，对应的是步骤第二段测试得到的曲线，即浆料从低剪切到高剪切的流变曲线。图4为反扫曲线，对应的是步骤第四段测试得到的曲线，即浆料从高剪切到低剪切的流变曲线。

将图2中的曲线平均分成数段，用最小二乘法分别拟合这几段曲线，然后将得到的拟合值组成一条正扫的拟合流变曲线。本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为13点情况下的平均偏差值，取值见表1，拟合流变曲线见图3。

平均偏差＝(∑(拟合值-实际值)^2)/取点数

对比实施例一

对比实施例一采用流变仪自带的拟合程序对流变曲线进行拟合，其他的实验条件均和实施例一相同，拟合流变曲线见图3。

对比实施例二

对比实施例二采用多项式拟合对流变曲线进行拟合，其他的实验条件均和实施例一相同，拟合流变曲线见图3。

实施例二

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为10点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例一相同，取值见表1。

将图4中的曲线平均分成数段，用最小二乘法分别拟合这几段曲线，然后将得到的拟合值组成一条反扫的拟合流变曲线。本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为10点情况下的平均偏差值，取值见表2。

实施例三

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为8点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

实施例四

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为7点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

实施例五

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为6点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

实施例六

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为5点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

实施例七

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为4点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

实施例八

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了52个数据点，因此设计了以下取点方案：每段的数据点数相同，计算每段点数为3点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例二相同，取值见表1和表2。

表1正扫时每段取点数和拟合结果的平均偏差

表2反扫时每段取点数和拟合结果的平均偏差

在正扫时，从如表1中可以看出每段5个数据点(即分成10段)拟合结果的平均偏差只有0.074，比其他取点方法取得的平均偏差都要小，因此，采用每段5个点的分段方法最佳。在反扫时，从如表2中可以看出每段5个数据点(即分成10段)拟合结果的平均偏差只有0.038，比其他取点方法取得的平均偏差都要小，因此，采用每段5个点的分段方法最佳。综合考虑，当每段5个点的分段方法最佳。

对于一条拟合方程明确(锂离子电池浆料基本符合典型的幂律流体规律，即τ＝a*γ^p)的曲线，原始数据点越多，拟合结果越准确，但是实际生产状态的锂离子电池浆料并不是一个完全均匀分布的相，其流变曲线在扫速较低和较高处的流动方程并不能用一套系数来表示，因此适当的分段能更加精准地描述锂离子浆料的流变曲线，而本发明中总数为52时，每段取点5的拟合效果最优。因为一共52个取样点，正好是按照对数分布的方式分布在扫速0.01-1000[1/s]的区间里面。当每段取点数不能整除52，需要将最后一段多余的点计算到最后一段中，这样可以保证没有多余的点。

将流变仪拟合的结果、多段法拟合结果以及多项式拟合结果和原始数据进行对比，结果如图3所示。明显地可以看出，流变仪自带的拟合方法给出的拟合结果(图中的虚线)和原始数据(图中的实线)有较大偏差，多项式拟合结果(图中的×点)和原始数据也相差较大，多段拟合法拟合结果(图中的圆点)已经几乎和实际测试值重合，说明多段拟合法的拟合精确度远高于流变仪自带方法和多项式拟合结果。

实施例九

本实例的流变仪测试中设置中一共测试了102个数据点，每段的数据点数相同，计算每段点数为4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50点情况下的平均偏差值，其他的实验条件均和实施例一相同，最终每段点数为10时拟合效果最好。

实施例十

本实施例中的流变仪的锥度角为5°，其他的实验条件均和实施例六相同，最终得到的流变曲线不光滑。

实施例十一

本实施例中的流变仪的半径为40mm，其他的实验条件均和实施例六相同，最终得到的流变曲线不光滑。

实施例十二

本实施例中的流变曲线的扫描温度为30°，其他的实验条件均和实施例六相同，最终得到的流变曲线不光滑。

实施例十三

本实施例中的流变仪的粗糙度Ra＝3，其他的实验条件均和实施例六相同，最终得到的流变曲线不光滑。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。