[发明专利]一种三元材料的破碎程度表征方法

说明书

本申请的三元材料的破碎程度表征方法，通过将三元正极极片浸泡在粘结剂的良溶剂中使粘结剂被溶解，然后通过离心处理使不同密度的三元材料与导电剂分层后，分离得到位于下层沉淀中的三元材料。在此基础上，采用表面积加权平均粒径值D[3,2]，表征出三元材料的实际粒径状态。该方法无需烧结处理，避免了有害气体的产生以及三元材料的团聚问题，通过破碎前后三元材料的D[3,2]的比值表征出三元材料的颗粒破碎程度，具有灵敏度高、清楚简洁的优势。

技术领域

本申请涉及电极材料的粒径表征技术领域，尤其涉及一种三元材料的破碎程度表征方法。

背景技术

三元材料例如镍钴锰酸锂等具有能量密度高的优点，但循环过程中存在容量衰减的特性。为了改善循环衰减的问题，通常将三元材料前驱体进行团聚并经过表面改性制备为二次颗粒。但在极片冷压过程中，三元材料二次颗粒容易在压力作用下发生破碎，以及在电芯充电/放电循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会引起三元材料的不断膨胀和收缩，容易导致二次颗粒开裂、破碎。这些均使得三元材料的粒径尺寸发生变化，进而会导致电化学环境发生剧烈变化，最终影响到电池的容量保持率、循环性能、电化学阻抗、电池膨胀率等性能指标。

为了研究上述破碎现象与破碎相关电池性能的规律，对改善三元材料的性能提供技术支持，需要将正极极片中的三元材料分离提取出来，并检测三元材料的破碎程度。三元正极极片包括集流体、三元材料、粘结剂和导电剂，现有技术中三元材料一般采用高温烧结法进行分离。高温烧结法包括：将从电芯中拆解出来的三元正极极片浸泡在碳酸二甲酯中，然后烘干并在马弗炉中，在空气气氛下采用700℃以上的高温煅烧2h去除极片中的粘结剂和导电剂，烧结后的粉末即为三元材料。之后再通过激光粒度分析方法测试三元材料的颗粒粒径。

高温烧结法虽然得到了三元材料的粒径数据，但是高温煅烧过程中可能会使三元材料出现再结晶过程，小颗粒会再次发生团聚，改变材料的粒径，因此得到的粒径数据不能准确反映出三元材料在电芯中的真实破碎状态。另外在高温煅烧过程部分粘结剂例如PVDF会产生含氟化合物，造成环境污染问题。

发明内容

本申请属于二次电池领域。本申请提供了一种三元材料的破碎程度表征方法，通过在非烧结条件下将三元材料分离提取出来，避免了煅烧引起的团聚及污染问题，配合引入表面积加权平均粒径值D[3,2]，能够反映出三元材料的实际粒径状态，从而表征得到待测三元材料的破碎程度。

本申请提供的三元材料的破碎程度表征方法，所采用的方案如下：

一种三元材料的破碎程度表征方法，包括以下步骤：S1、将待测三元正极极片置于粘结剂的良溶剂进行浸泡处理，得到悬浊液；S2、然后对所述悬浊液进行离心处理，分离得到下层沉淀的待测三元材料；S3、测量所述待测三元材料的粒度分布，确定所述待测三元材料的表面积加权平均粒径值其中，D_j表示待测三元材料的粒径，n_j表示待测三元材料中对应粒径的颗粒数量；S4、将原始三元正极极片重复步骤S1～S3，确定原始三元材料的表面积加权平均粒径值其中，D_i表示原始三元材料的粒径，n_i表示原始三元材料中对应粒径的颗粒数量，其中，所述原始三元正极极片为三元材料未发生破碎的三元正极极片或极片制备后三元材料未发生破碎的三元正极极片；S5、根据比值τ，确定待测三元材料相比于原始三元材料的破碎程度；其中，