CN103513107A - 电池极片及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电池极片及其检测方法，其检测方法包括：先将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片；之后采用电阻测试仪测量所述标准电池极片的各个测试点的方块电阻；计算标准电池极片所有测试点的方块电阻的平均值作为标准方块电阻；之后抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量各个测试点的方块电阻；再计算出待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并与所述标准方块电阻进行比较得到其差率，当该差率超出第一预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。本发明通过方块电阻测试，将电池极片的一致性优劣转换为一个可衡量的量——方块电阻，使电池极片一致性的评估更直观有效。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池极片及其检测方法。
背景技术
在众多的电池产品中，锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、工作电压平稳、无记忆效应、自放电率低以及对环境污染小等优点在笔记本电脑、移动电话、数码相机、电动汽车等与生活息息相关的领域应用越来越广泛。
锂离子电池的生产要经过一百多道工序，其中锂离子电池极片的制作处于锂离子电池生产的前工序。在实际生产过程中由于锂离子电池极片一致性存在差异，导致电池在使用时出现局部过热、局部析锂和局部过充过放等状况，从而影响电池的电化学性能和安全性能，因此电池极片一致性的优劣直接关系到电池性能一致性的优劣。
特别是随着动力电池的广泛应用，这种由几十个甚至几百个电池单元通过串联、并联组合起来的大电池，对单体电池的一致性要求非常高，相应地对电池极片的一致性要求也非常高，若电池极片的一致性不好，将影响整个电池组的使用，甚至可能造成不可估量的安全事故。
目前为了检测出一致性不佳的锂离子电池极片，采用的方法主要是目测和经验，而目测只能对电池极片明显的外观缺陷进行检测，如折痕、破损、漏涂等。对于电池极片内部的缺陷，如由于电池浆料各组份未彼此均匀分散而导致的电池极片不一致；又如电池极片内部存在空隙、厚薄不均等现象不能通过目视来检测，而且靠经验来判断并不十分准确。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电池极片的检测方法，能简便和准确地检测出一致性不佳的锂离子电池极片。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种电池极片的检测方法，包括：
将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片；
采用电阻测试仪测量所述标准电池极片的各个测试点的方块电阻；
计算标准电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并将其作为标准方块电阻；
抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量待测电池极片的各个测试点的方块电阻；
计算出待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并与所述标准方块电阻进行比较得到其差率，当该差率超出第一预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。
所述的电池极片的检测方法中，所述抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量待测电池极片的各个测试点的方块电阻步骤之后还包括：
将待测电池极片的各个测试点的方块电阻进行比较得到其最大差率，当该最大差率超出第二预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。
所述的电池极片的检测方法中，所述化学原料包括：活性物质、粘结剂、导电剂。
所述的电池极片的检测方法中，当电池极片为正极片时，所述活性物质为锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂钴镍氧化物、锂钴镍锰氧化物和锂铁磷酸盐中的至少一种。
所述的电池极片的检测方法中，当电池极片为负极片时，所述活性物质为人造石墨或天然石墨。
所述的电池极片的检测方法中，第一预设范围≤1.5%。
所述的电池极片的检测方法中，第二预设范围≤3%。
所述的电池极片的检测方法中，所述将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片的步骤还包括：通过电子显微镜观察制作电池极片的化学原料是否混合均匀。
本发明的另一目的在于提供一种电池极片，所述电池极片的一致性采用上述的检测方法检测。
相较于现有技术，本发明提供的电池极片的检测方法，通过制作成分（化学原料）均匀的标准电池极片，并得出其标准方块电阻作为待测电池极片方块电阻的基准，以此来检测出一致性不佳的待测电池极片。本发明将电池极片的一致性优劣转换为一个可衡量的量——方块电阻，使电池极片一致性的评估更直观有效，特别对由于电池极片内部存在的缺陷而导致的电池极片不一致性有较好的评判效果。
附图说明
图1为本发明电池极片的检测方法流程图。
图2为本发明电池极片的检测方法中选取电池极片上的测试点的示意图。
图3为本发明电池极片的检测方法中标准电池极片各测试点的方块电阻数据。
图4为本发明电池极片的检测方法中待测电池极片各测试点的方块电阻数据。
具体实施方式
本发明提供一种电池极片及其检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的电池极片的检测方法，根据锂离子电池的混料配方和压实密度要求，将其化学原料包括活性物质、粘结剂和导电剂等充分混合均匀，再经过涂布、烘干和辊压制成标准电池极片样品。之后用电阻测试仪测量此标准电池极片样品各个测试点的方块电阻（方块电阻仅和材料的电阻率和厚度有关，其具有一个特性，即任意大小的正方形测量值都是一样的，不管边长是1米还是0.1米，它们的方块电阻都是一样的），计算出标准电池极片所有测试点的方块电阻的平均值作为标准方块电阻。然后从生产线上抽取待测电池极片，测出其各测试点的方块电阻，将待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻进行对比，或将待测电池极片自身各测试点的方块电阻进行对比，根据各测试点的方块电阻与标准方块电阻的对比结果，或各测试点的方块电阻是否接近，以此来检测出生产线上一致性不佳的电池极片（即待测电池极片）。请参阅图1，其为本发明电池极片的检测方法流程图。如图所示，所述的检测方法包括：
S100.将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片。
在制作标准电池极片样品时，需要正极片配方或负极片配方将一定量的活性物质、粘结剂和导电剂等充分混合均匀。其中，当电池极片为正极片时，所述活性物质为锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂钴镍氧化物、锂钴镍锰氧化物和锂铁磷酸盐中的至少一种。当电池极片为负极片时，所述活性物质为人造石墨或天然石墨。
在活性物质、粘结剂和导电剂等充分混合成浆料后，将浆料在电子显微镜下进行观察，确认活性物质、粘结剂、导电剂是否混合均匀，之后进行涂布、烘烤，根据设定的压实密度将烘干的电池极片用对辊机辊压成厚度一致的极片。
S200.采用电阻测试仪测量所述标准电池极片的各个测试点的方块电阻。
本实施例中，电阻测试仪可采用四探针电阻测试仪，用于测试标准电池极片或待测电池极片上的各个测试点。以四探针电阻测试仪测量电池极片上的四个点为例，如图2所示，将该四探针电阻测试仪的四个探针一起放在电池极片上的A、B、C、D四个点的某一点上，并根据电池极片的厚度输入相应的校正值（该校正值由四探针电阻测试仪根据被测物的厚度的不同设置为不同的值，其为现有技术），将辊压好的电池极片平整地置于测试台上，在一定压力下将探针先后置于A、B、C、D四个点上，即可进行测量，待四探针电阻测试仪的读数稳定后，记录此数值，这个值即为该测试点的方块电阻。
应当说明的是，本实施例中，电阻测试仪也可以采用其它型号的电阻测试仪，并且电阻测试仪测量电池极片的测试点的数量也可以任意选择，本发明对此不作限制。
S300.计算标准电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并将其作为标准方块电阻。
当选定的各个测试点的方块电阻相同或者很接近时（即在各测试点的方块电阻的差率在预设范围内，如小于0.02%时），则认定此电池极片为标准电池极片。并计算出标准电池极片所有测试点方块电阻的平均值，作为该压实密度下按此配方的电池极片的标准方块电阻。
S400.抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量待测电池极片的各个测试点的方块电阻。
其中，待测电池极片是从生产线上随机抽取的辊压好的极片，然后采用四探针电阻测试仪按照标准电池极片的测试方式测试待测电池极片上的各个测试点的方块电阻。
S500.计算出待测电池极片上所有测试点的方块电阻的平均值，并与所述标准方块电阻进行比较得到其差率，当该差率超出第一预设范围时，则表示该待测电池极片的一致性不佳。
本实施例中提到的“差率”具体可以是两比较对象的差值、差值的百分比、两比较对象的比值等一切可以表征两比较对象的差距的量。做为优选方案，本实施例中所述待测电池极片的各个测试点的方块电阻的最大差率为：各测试点中最大方块电阻与最小方块电阻的差的绝对值与最大方块电阻的比值；待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率为：待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差的绝对值与标准方块电阻的比值。
本实施例解决的主要技术问题是检测出一致性不佳的电池极片，但本实施例同时也提供了检测出一致性较佳的电池极片的方法：即经上述比较后，虽然可得到各测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率在规定的范围内的待测电池极片，但还不能说明该待测电池极片的一致性良好，例如不能说明该待测电池极片的活性物质、粘结剂和导电剂等化学原料混合是均匀的，也不能说明该待测电池极片厚度合适等，因而需进一步确定待测电池极片的各测试点的方块电阻是否接近，所以在步骤S400之后，所述的检测方法还包括：将待测电池极片的各个测试点的方块电阻进行比较得到其最大差率，当该最大差率超出第二预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。
例如，将待测电池极片的方块电阻的平均值与标准方块电阻进行比较，当各个测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率在第一预设范围内，如≤1.5%时，接着对待测电池极片的各测试点的方块电阻进行比较，即：当测试结果为待测电池极片的各测试点的方块电阻的差率在第二预设范围内，如≤3%时，则表示该待测电池极片的一致性良好（表示该待测电池极片的活性物质、粘结剂和导电剂等化学原料混合是均匀的，且该待测电池极片厚度合适），在各个测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率超出第一预设范围时，直接判定该待测电池极片的一致性不佳，不用再对待测电池极片的各测试点的方块电阻进行比较。
本发明实施例中，也可以先确定待测电池极片的方块电阻的是否相同或相接近，在各个测试点的方块电阻的的差率超出第二预设范围时，认定该待测电池极片的一致性不佳，而不需再计算各个测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率；在各个测试点的方块电阻的差率在第二预设范围内时，再计算各个测试点的方块电阻的平均值与标准方块电阻的差率是否在第一预设范围，来判断待测电池极片的一致性。
本发明实施例中，所述标准电池极片需单独制作，而待测电池极片由生产线上的大型设备制作，但标准电池极片的配方和制作方法与待测电池极片的配方和制作方法相同；其区别在于，标准电池极片是预先制作后挑选出来的，被确定为一致性良好的电池极片，其化学原料已混合均匀，各点上的厚度也已视为均匀等，而待测电池极片却不一定，因此需用标准电池极片的标准方块电阻来衡量待测电池极片各测试点的方块电阻的平均值，以进一步确定待测电池极片的一致性情况。
本发明实施例还相应提供一种电池极片，该电池极片的一致性采用上文所述的检测方法检测，从而保证了电池产品的性能。
以下以正极片的检测为应用实施例对本发明提供的电池极片的检测方法进行详细说明：
1、制作标准电池极片
称取2.5克聚偏氟乙烯和2克导电碳黑，在N-甲基吡咯烷酮（N-甲基吡咯烷酮的质量比可根据电池极片的具体要求确定，其为现有技术，此处不例举）中将聚偏氟乙烯和导电碳黑先充分混合均匀；再加入95.5克钴酸锂并充分混合均匀。将混合均匀的浆料在电子显微镜下观察，确认浆料混合均匀后，将浆料进行涂布、烘烤，根据设定的压实密度3.80(g/cm3)，将烘干的电池极片用对辊机辊压成厚度为120微米的电池极片。
2、测量标准极片的方块电阻
采用四探针电阻测试仪测试上述电池极片的方块电阻，根据电池极片厚度输入相应的校正值，并将辊压好的电池极片平整地置于测试台上，在一定压力下将探针置于选定的A、B、C、D四个测试点任意一点上（如图2所示），即可进行测量，待读数稳定后，记录此数值，其值即为该测试点的方块电阻，具体数据如图3所示。从图3的数据可以看出，四个测试点的方块电阻基本相同，因此可认定该电池极片为标准极片，其平均方块电阻1091.0kΩ/sq（这里及表格中kΩ/sq的“sq”表示平方的意思）为标准方块电阻。
3、检测待测电池极片的一致性
从生产线上随机抽取8个辊压好的极片，用四探针电阻测试仪测试选定的A、B、C、D四个测试点的方块电阻，测量数据如图4如示。将测得的方块电阻与标准方块电阻比较。从图4中的数据可以看出，样品1、3和7一致性不佳，其余样品的一致性良好。
综上所述，本发明中将电池极片的一致性优劣转换为一个可衡量的量——方块电阻，使电池极片一致性的评估更直观有效，特别对由于电池极片内部存在的缺陷而导致的电池极片不一致性有较好的评判效果。本发明通过方块电阻测试值不需要进行换算，可直接从电阻测试仪上读取，操作方法简便，一般工作人员都能快速掌握，大大提高了生产效率、降低了生产损耗、保证了电池产品性能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种电池极片的检测方法，其特征在于，包括：
将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片；
采用电阻测试仪测量所述标准电池极片的各个测试点的方块电阻；
计算标准电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并将其作为标准方块电阻；
抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量待测电池极片的各个测试点的方块电阻；
计算出待测电池极片所有测试点的方块电阻的平均值，并与所述标准方块电阻进行比较得到其差率，当该差率超出第一预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。
2.根据权利要求1所述的电池极片的检测方法，其特征在于，所述抽取待测电池极片，采用电阻测试仪测量待测电池极片的各个测试点的方块电阻步骤之后还包括：
将待测电池极片的各个测试点的方块电阻进行比较得到其最大差率，当该最大差率超出第二预设范围时，判定该待测电池极片的一致性不佳。
3.根据权利要求1所述的电池极片的检测方法，其特征在于，所述化学原料包括：活性物质、粘结剂、导电剂。
4.根据权利要求3所述的电池极片的检测方法，其特征在于，当电池极片为正极片时，所述活性物质为锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂钴镍氧化物、锂钴镍锰氧化物和锂铁磷酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的电池极片的检测方法，其特征在于，当电池极片为负极片时，所述活性物质为人造石墨或天然石墨。
6.根据权利要求1所述的电池极片的检测方法，其特征在于，第一预设范围≤1.5%。
7.根据权利要求2所述的电池极片的检测方法，其特征在于，第二预设范围≤3%。
8.根据权利要求1所述的电池极片的检测方法，其特征在于，所述将制作电池极片的化学原料进行混合，直至确定已混合均匀，经过涂布、烘干后辊压制成标准电池极片的步骤还包括：通过电子显微镜观察制作电池极片的化学原料是否混合均匀。
9.一种电池极片，其特征在于，所述电池极片的一致性采用权利要求1-8任意一项所述的检测方法检测。
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