CN102323249A - 一种粘接剂粘结性能的定性分析方法 - Google Patents

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本发明涉及粘接剂技术领域，特指一种用于定性分析粘接剂的粘结性能的无损检测方法。该方法通过测量混合在粘结剂中的具有拉曼活性物质的拉曼光谱中某一特征峰的拉曼位移大小，对粘结剂的粘结性能进行定性分析。相对于现有技术，本发明的粘接剂粘结性能的定性方法操作简单，可以做到无损检测，而且能够快速、准确地做出定性分析。尤其是对锂离子电池极片的粘接性能测试时，可直接以生产过程中的电池极片为样品分析其中粘结剂的粘结性能，而且可分析浸泡过液体的锂离子电池极片的粘结性能。

Description

一种粘接剂粘结性能的定性分析方法
技术领域
本发明涉及粘接剂技术领域，特指一种用于定性分析粘接剂的粘结性能的无损检测方法。
背景枝术
粘接剂是指将同质或异质物质通过表面粘接而连接在一起的物质，其具有应力分布连续、重量轻等特点，在许多行业都得到了广泛的应用。
在一些领域，粘接剂的粘接性能对产品的性能有较大的影响，例如，在锂离子电池领域，由于锂离子电池正负极在充放电过程中会出现体积变化，这种体积变化导致正负极活性物质之间以及活性物质与集流体之间的接触变差，从而导致电池内阻增大，容量衰减加快，循环寿命降低。而且正负极体积的变化最终会导致电池体积膨胀与电池变形，这种体积膨胀与变形在软包锂离子电池中更为明显。现今智能手机和平板电脑等设备由于其尺寸的限制，对电池体积大小有着严格的要求，因为电池体积的膨胀可能损坏便携式设备中的电子器件。
锂离子电池正负极是由粘结剂将电活性物质颗粒、导电剂颗粒等粘结而成的复合物，粘结剂的粘结性能对电极性能有着非常重要的影响，提高粘结剂的粘结性能有利于提高电极的稳定性和抑制电池体积膨胀。
目前测量粘接剂的粘结性能的主要方法是180°剥离强度试验法，该法使用两种被粘物用粘结剂制成的粘接试样，然后将粘接试样以规定的速率从粘接开口处剥开，由拉力试验机记录的剥离力数据确定极片的粘结性能。这一方法在一些领域并不是很实用，尤其是在测试锂离子电池中的极片的粘接性能时，因为锂离子电池处于有机电解液的浸泡中，而浸泡在电解液中的极片的粘结性能与干燥状态下的粘结性能有较大差异。180°剥离强度试验法对浸润有液体的极片的粘接性很难进行测定。而且该法属于破坏性测试方法，制样条件严格，测试周期长，且测试结果波动较大。
有鉴于此，确有必要提供一种无损、快速、准确的粘接剂粘接性能的定性分析方法。
发明内容：
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种无损、快速、准确的粘接剂粘接性能的定性分析方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种粘接剂粘结性能的定性分析方法，包括以下步骤：
1)直接用显微拉曼光谱测量任一种具有拉曼活性的物质粉末(记为Ci)的拉曼光谱，获取其特征峰的拉曼位移值(记为v0)；
2)将上述具有拉曼活性的物质粉末和待测粘结剂加入溶剂中，混合均匀制成浆料，然后将浆料均匀涂覆在基体上，并加热使浆料完全干燥；施加压力作用于干燥后的混合物使之粘结成整体制得待测物；由于具有拉曼活性的物质受到粘结剂的粘结作用，将部分保持被压缩的状态，与未压缩的该物质粉末相比，其拉曼位移将向高波数方向移动。粘结剂的粘结性能越强，则拉曼活性物质被压缩程度保持越好，其特征峰的拉曼位移越大；
3)用显微拉曼光谱仪对所述待测物进行显微拉曼光谱测量，获取样品中Ci组分特征峰的拉曼位移大小(记为v1)；
4)根据v0和v1的相对大小定性分析粘结剂粘结性能的变化。v1值越大，粘结剂粘结性能越强，反之则粘结性能越弱。
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，所述具有拉曼活性的物质粉末为碳材料、含锂复合氧化物、金属氧化物、多晶硅粉。
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，所述碳材料为天然石墨、人造石墨或中间相碳微球。
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，所述含锂复合氧化物为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂或锰钴镍三元材料。
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，所述金属氧化物为氧化镍、氧化钒或氧化铝。
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，还可以将步骤2)所得待测物进行高温烘烤后再进行显微拉曼光谱测试。在热运动的作用下，粘结剂的粘结性能将有一定程度的降低，从而使拉曼活性物质的形变得到一定程度的恢复，因此拉曼位移将向低波数方向移动。粘结剂的粘结性能越强，则拉曼活性物质形变的恢复越小，其特征峰的拉曼位移越大；
作为本发明粘接剂粘接性能的定性分析方法的一种改进，还可以将步骤2)所得待测物进行高温烘烤后，再在液体中浸泡一段时间，然后再进行显微拉曼光谱测试。液体的浸泡作用下，粘结剂的粘结性能将进一步降低，从而使拉曼活性物质的形变再次被恢复，因此拉曼位移将向低波数方向移动。粘结剂的粘结性能越强，则拉曼活性物质形变的恢复越小，其特征峰的拉曼位移越大；
相对于现有技术，可直接以生产过程中的锂离子电池电极为样品分析其中粘结剂的粘结能力，不需特殊制样，避免了制样过程中引入的误差，测试结果准确。与其它的粘结力测试方法相比较，本方法通过显微光谱方法分析粘结剂的粘结能力，能任意选择样品不同区域进行微区分析，且不直接接触样品，对样品无破坏，是一种无损检测方法，检测后的样品可以继续用于生产或者其它分析，样品检测率也可根据测试需要任意选择。其它方法对浸泡在液体中的粘结剂的粘结力很难进行测定，而本方法可以准确分析。
本发明的粘接剂粘接性能的定性方法操作简单，尤其是对锂离子电池极片的粘接性能测试时，可直接以生产过程中的电池极片为样品分析其中粘结剂的粘结性能，而且可分析浸泡过液体的锂离子电池极片的粘结性能。
附图说明：
图1是实施例1中人造石墨的平均拉曼位移在制造过程中的变化曲线图。
具体实施方式：
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
实施例1
直接用拉曼光谱仪测定人造石墨的拉曼光谱，获取其G峰的拉曼位移，得v0。将该人造石墨粉末、粘结剂、表面活性剂、导电剂、溶剂按一定的质量比均匀混合，制成浆料，再将浆料均匀地涂覆在金属集流体上制成薄片，加热干燥。将干燥后薄膜用滚压机碾压至某一厚度后对电极片进行显微拉曼成像分析，测试面积为30×30微米，分辨率为2微米，取测试面积内G峰拉曼位移的平均值，得v1。将上述碾压过的电极片置于高温箱中以110℃烘烤6小时，对电极片进行显微拉曼成像分析，测试面积为30×30微米，分辨率为2微米，取测试面积内G峰拉曼位移的平均值，得v2。再将高温烘烤过的电极片浸泡于室温下的有机溶剂中6小时，取浸泡过的样品直接进行显微拉曼成像分析，测试面积为30×30微米，分辨率为2微米，取测试面积内G峰拉曼位移的平均值，得v3。
由图1可见，人造石墨G峰的拉曼位移在碾压后最大，此时粘结剂的粘结性能最强，高温烘烤和浸泡电解液以后，人造石墨G峰的拉曼位移减小，即粘结剂粘结性能下降。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为天然石墨，其它与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为中间相炭微球，其它与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为多晶硅粉，其它与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为氧化锡粉末，其它与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为钴酸锂，其它与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1不同之处在于将人造石墨改变为镍酸锂，其它与实施例1相同。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。例如，所述的含锂氧化物还可以是锰酸锂和锰钴镍三元含锂材料，所述氧化物还可以是氧化钒等。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种粘接剂粘结性能的定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)直接用显微拉曼光谱测量任一种具有拉曼活性的物质粉末(记为Ci)的拉曼光谱，获取其特征峰的拉曼位移值(记为v0)；
2)将上述具有拉曼活性的物质粉末和待测粘结剂加入溶剂中，混合均匀制成浆料，然后将浆料均匀涂覆在基体上，并加热使浆料完全干燥；施加压力作用于干燥后的混合物使之粘结成整体制得待测物；
3)用显微拉曼光谱仪对所述待测物进行显微拉曼光谱测量，获取样品中Ci组分特征峰的拉曼位移大小(记为v1)；
4)根据v0和v1的相对大小定性分析粘结剂粘结性能的变化。
2.根据权利要求1所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：所述具有拉曼活性的物质粉末为碳材料、含锂复合氧化物、金属氧化物、多晶硅粉。
3.根据权利要求2所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：所述碳材料为天然石墨、人造石墨或中间相碳微球。
4.根据权利要求2所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：所述含锂复合氧化物为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂或锰钴镍三元含锂材料。
5.根据权利要求2所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：所述金属氧化物为氧化镍、氧化钒或氧化铝。
6.根据权利要求1所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：还可以将步骤2)所得待测物进行高温烘烤后再进行显微拉曼光谱测试。
7.根据权利要求6所述的粘接剂粘接性能的定性分析方法，其特征在于：还可以将步骤2)所得待测物进行高温烘烤后，再在液体中浸泡一段时间，然后再进行显微拉曼光谱测试。
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