CN101738342B - 测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，将测试极片环绕在具有预定直径的钢芯上模拟在锂电池生产过程中极片卷绕时可能弯曲的状态，测试结果与生产实际能够很好的结合，使实验能够服务于生产实际。
Description
【技术领域】
本发明属于锂电池制造工艺领域，尤其是涉及一种测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法。
【背景技术】
锂离子电池的结构主要分为层叠式和卷绕式两大类。层叠式将正极、隔膜、负极、隔膜、正极这样的方式多层堆叠。将所有正极焊接在一起引出，负极也焊接在一起引出。卷绕式是将正极膜片、隔膜、负极膜片依次放好，卷绕成圆柱形或者方形结构。
目前测试最大压实密度的方法多是将极片对折看极片是否断片进行判断，但是锂离子电池的制造过程中卷绕极片时并不存在极片完全对折的情况，这就造成实验与生产严重脱离；测试剥离强度的方法也与生产实际情况有脱节。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种测试极片最大压实密度和剥离强度的方法，该方法能够较好的与生产挂钩，使得实验能够更好的服务于生产。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，包括以下步骤：
裁取测试极片：取待测试的极片，将其裁切成的具有预定长度和宽度的条形测试极片；
测试：对具有不同辗压厚度的测试极片进行测试；
所述测试步骤中，将所述测试极片环绕在圆柱形柱体上模拟在锂电池生产过程中极片卷绕时可能弯曲的状态，然后将所述测试极片两端来回拉动后检测极片是否出现裂纹或掉料；
将在最小直径的柱体上出现裂纹而能通过第二小直径的柱体的测试极片对应的压实密度作为最大压实密度，所述第二小直径的柱体的直径与极片最开始卷绕时的弯曲状态对应。
根据不同的测试要求可以选取具有不同直径的柱体，所述柱体的直径与极片在生产过程中卷绕在不同阶段可能弯曲的弧度相对应。
所述裁取的测试极片具有相同的重量。
本发明具有以下有益效果：
将测试极片环绕在圆柱形柱体上模拟在锂电池的生产过程中极片可能出现的弯曲状态，用来测量极片的最大压实密度和剥离强度，为生产提供可靠的实验数据，使实验服务于生产。
【附图说明】
图1是测试用的铁架台
其中：
1-面板 2-底座 3-钢芯
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
【具体实施方式】
柱形锂电池的生产过程中，极片的卷绕可能使极片上的活性物质(即使锂电池具备充电能力的物质)涂层出现裂纹或脱落，因此极片在投入到锂电池生产之前需要进行测试，以了解其是否适合用于制造锂电池。
本发明涉及一种测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，测试时将测试极片环绕在圆柱形柱体上模拟在锂电池生产过程中极片卷绕时可能弯曲的状态。
压实密度是极片的一个参数，计算公式为：
压实密度＝面密度/(极片辗压厚度-集流体厚度)
它能够反映极片在单位体积内活性物质的量的多少。一般来说，极片压实密度越大，一定体积内能够卷绕的极片长度越长，电池的容量也越大。所以能够测试出与生产相符的极片的最大压实密度无疑对生产是有利的。从上述的压实密度的计算公式可知：随着极片辗压厚度的减小，在保证极片重量不变的前提下压实密度会变大。
测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，包括以下步骤：
裁取测试极片：取待测试的极片，将其裁切成具有预定长度和宽度的条形测试极片；
测试：对具有不同辗压厚度的测试极片进行测试。
跟现有的对折极片的测试方法不同的是，在本发明的测试步骤中，将所述测试极片环绕圆柱形柱体弯曲，来回拉动所述测试极片两端，然后根据测试极片是否出现裂纹或掉料判断锂电池极片的最大压实密度和剥离强度。
制造柱形锂电池时，极片是从最里层开始卷绕的，所以最开始卷绕时极片的弯曲弧度最大，也最容易产生裂纹。压实密度越大，在卷绕的过程中就越容易产生裂纹，如果产生裂纹，则不合格。测试的目的即是找到在卷绕过程中不会产生裂纹的最大压实密度。
具体的测试思路是这样的：先用直径比生产时的卷绕直径小的钢芯测试具有不同辗压厚度的测试极片，在测试极片的辗压厚度逐渐变小，即压实密度逐渐变大的过程中，如果测试极片能通过直径比生产时的卷绕直径小的钢芯的测试，那么肯定符合生产要求，极片的压实密度可以设置得更大；如果测试极片在直径比生产时的卷绕直径小的钢芯上的测试时出现裂纹，具有该压实密度的测试极片是有可能符合卷绕条件的极片，如果具有该压实密度的测试极片能通过具有生产卷绕直径的钢芯的测试，而比该压实密度更大的测试极片却不能通过，那么该压实密度是符合卷绕条件的最大压实密度。
测试极片可以裁切成15cm*2cm或35cm*4cm。本实施例中所有的测试极片均为15cm*2cm的条形，重量为3.27g左右。
测试用到一铁架台，其结构如图1所示，所述铁架台包括面板1和底座2，两个面板1之间架设有具有不同直径的钢芯3，具体来说直径有2mm、4mm、6mm、8mm以适应不同的测试要求。
测试过程如下：
首先将测试极片通过直径为2mm的钢芯，在重量基本相同的所有极片中，选取辗压厚度不同的极片一一进行测试。
当环绕最小直径(2mm)的钢芯的测试极片表面开始出现裂纹时，说明测试极片的辗压厚度已经不能再小了，即具有更小辗压厚度的测试极片在环绕最小直径(2mm)的钢芯将不可避免的出现更加严重的裂纹，甚至掉料。
此时需要将钢芯直径增大，测试具有此种辗压厚度的测试极片在环绕4mm直径的钢芯时极片是否断裂，实际生产中就是从直径4mm的内芯开始卷绕极片的。如果不断裂并且更大压实密度的极片在环绕4mm直径的钢芯时断裂则说明此时的压实密度就是极片压实密度的一个临界值，即最大压实密度。
表一是测试中记录的数据和结果；表二是根据表一的数据整理后的表格。其中OK的判定表示可以用于生产，不会出现裂纹或掉料情况；NG的判定表示不能用于生产。
根据表二中的数据及结果可以清楚的看出实验结果符合随着辗压厚度减小，压实密度增大的规律。
在表一中可以看出，具有148um辗压厚度的测试极片在测试过程中，通过2mm直径的钢芯出现裂纹，通过4mm的钢芯没有出现异常情况，而小于148um辗压厚度的测试极片在测试过程中出现掉料，因而148um就是测试极片辗压厚度的一个临界值。
测试剥离强度是否合格的方法是在测试过程中观察测试极片是否有是掉料的现象发生。
剥离强度对于极片在涂布和收卷时具有重要的参考价值。表二中，具有低于148um的辗压厚度的测试极片在通过直径8mm的钢芯时均没有掉料，而通过4mm和6mm直径的钢芯时均出现不同程度的掉料，因此不符合剥离强度的要求。
具有最大压实密度的测试极片在通过2mm直径的钢芯时，其弯曲程度已经是最大的，通过直径4mm的钢芯时既没有出现裂纹，也没有掉料的情况，已符合生产要求，所以通过更大直径(6mm及8mm)的钢芯也不会有问题，因此其剥离强度也是符合要求的。即具有最大压实密度的极片其剥离强度也是合格的。
表一
表二
上述测试方法很好的模拟了极片在生产过程中极片可能出现的弯曲状态，测试结果与生产挂钩，使实验数据能够很好的服务生产实际。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，包括如下步骤：
裁取测试极片：取待测试的极片，将其裁切成具有预定长度和宽度的条形测试极片；
测试：对具有不同辗压厚度的测试极片进行测试；
其特征在于，所述测试步骤中，将所述测试极片环绕在圆柱形柱体上模拟在锂电池生产过程中极片卷绕时可能弯曲的状态，然后将所述测试极片两端来回拉动以检测极片是否出现裂纹或掉料；
将在最小直径的柱体上出现裂纹而能通过第二小直径的柱体的测试极片对应的压实密度作为最大压实密度，所述第二小直径的柱体的直径与极片最开始卷绕时的弯曲状态对应。
2.如权利要求1所述的测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，其特征在于，根据不同的测试要求选取具有不同直径的柱体。
3.如权利要求1或2所述的测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，其特征在于，所述柱体为钢芯。
4.如权利要求1所述的测试锂电池极片最大压实密度和剥离强度的方法，其特征在于，所述裁取的测试极片具有相同的重量。
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