CN106769846A - 一种剥离强度测试装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种剥离强度测试装置及其应用。本申请的剥离强度测试装置，包括基板、下夹紧头、上夹紧头和拉力传感器，基板用于粘贴条状待测薄膜，下夹紧头用于夹紧基板，上夹紧头的一端固定拉力传感器，另一端用于夹紧条状待测薄膜的分离部，下夹紧头的表面，在用于夹紧基板的位置处设置有激光器，使用时，激光器产生一束垂直于水平面的光线，用于确保条状待测薄膜的固定方向与剥离运动方向重合。本申请的剥离强度测试装置，通过在下夹紧头上设置激光器，利用激光器产生的光线对基板进行校准，以保障待测薄膜的固定方向与剥离运动方向重合，进而确保了测试的准确性。

Description

一种剥离强度测试装置及其应用

技术领域

本申请涉及电池隔膜测试设备领域，特别是涉及一种剥离强度测试装置及其应用。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在移动智能设备和电动车中获得了广泛应用，在航空航天等领域也具有广阔的应用前景。但是伴随着锂离子电池的快速发展和应用领域的拓展，锂离子二次电池安全事故频发，小至电池发热，大至引燃汽车，全球对锂离子电池的关注重点已经转移至安全方面。隔膜制备技术已从单纯的聚烯烃隔膜发展为涂覆隔膜。

涂覆隔膜主要是以多孔聚烯烃膜为基体，表面涂覆一层有机材料或无机材料，通过特殊工艺处理，和基体粘结，涂层与基体之间的剥离强度是涂覆隔膜的一项重要指标。在电池制作过程中，涂层与基体之间的剥离强度过小，首先会导致在电池的卷绕过程中，粉体从隔膜上掉落；其次，若隔膜掉粉严重，在电池循环后期，会导致电池的内阻增加，降低电池的循环性能。因此，需要对涂覆隔膜的涂层与基体之间的剥离强度进行测试。

现有剥离强度的检测方法是，把涂覆隔膜裁成一定宽度和长度的样条，把样条有涂覆的一面用胶黏剂粘在不锈钢板或其它基板上，然后把测试单元固定在万能拉力机或剥离强度仪上，肉眼观察使测试单元固定的方向和剥离运动的方向重合，通过万能拉力机或者剥离强度仪在一定的速度下，180度角剥离，如图1所示，然后通过力学传感器感应得到涂覆隔膜涂层和基体剥离强度的值。但此法人为误差较大，尤其是不同的测试人员之间得出的结果差别较大。

发明内容

本申请的目的是提供一种结构改进的剥离强度测试装置及其应用。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种剥离强度测试装置，包括基板1、下夹紧头2、上夹紧头3和拉力传感器4，基板1用于粘贴条状待测薄膜11的一端，下夹紧头2用于夹紧基板1，上夹紧头3的一端固定拉力传感器4，另一端用于夹紧条状待测薄膜11的另一端，下夹紧头2的表面，在用于夹紧基板1的位置处设置有激光器21，使用时，激光器21产生一束垂直于水平面的光线，用于确保条状待测薄膜11的固定方向与剥离运动方向重合。

需要说明的是，本申请的关键在于，在下夹紧头2上设置了一个激光器21，利用激光器21产生的稳定而收敛性好的激光光束进行定位。现有的测试方法和装置中，在将基板插入下加紧头的时候，虽然可以保障基板整个面是垂直于水平面的，但是，很难确保基板在垂直面不偏移，也就是说，在垂直面上，条状待测薄膜的固定方向有可能不是垂直于水平面的，这样会使其与剥离运动方向产生夹角，这是影响测试结果准确性的一个重要因素。而本申请装置，利用激光器产生的垂直光线，只要将基板的侧边，或者条状待测薄膜的侧边，与激光器产生的光线重合，即可保障条状待测薄膜的固定方向是垂直与水平面的，而剥离运动方向也是垂直于水平面的，这样就可以很好的保障条状待测薄膜的固定方向与剥离运动方向重合，进而提高测试的准确性。

优选的，基板1为平整的钢板。

优选的，本申请的剥离强度测试装置还包括水平设置的仪器安装平台5和垂直于仪器安装平台5的支架；下夹紧头2垂直固定于仪器安装平台5上，拉力传感器4活动连接于支架上，拉力传感器4沿支架上下垂直活动。

需要说明的是，本申请描述的是立式测量的情况，可以理解，将本申请的装置侧卧，改成卧式测量时，则拉力传感器4就不是上下活动，而是左右移动；总的来说，拉力传感器是相向或背向下夹紧头移动的，其移动方向，即拉力方向，也就是剥离运动方向，只要与条状待测薄膜11的固定方向重合即可，无论装置是立式、卧式还是斜卧。

优选的，本申请的剥离强度测试装置还包括下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置；下夹紧头夹紧驱动装置用于控制下夹紧头2夹紧或放松；上夹紧头夹紧驱动装置用于控制上夹紧头3夹紧或放松；上夹紧头驱动装置用于控制上夹紧头3沿支架上下垂直活动。

优选的，本申请的剥离强度测试装置还包括智能控制系统，智能控制系统根据用户指令控制下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置运行。

本申请的另一面公开了本申请的剥离强度测试装置在电池隔膜涂层或多层电池隔膜剥离强度测试中的应用。

可以理解，本申请的剥离强度测试装置，不仅可以用于电池隔膜涂层的剥离强度测试，其它涂层或者多次薄膜，同样可以采用本申请的装置测试其剥离强度。

由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：

本申请的剥离强度测试装置，通过在下夹紧头上设置激光器，利用激光器产生的光线对基板进行校准，以保障待测薄膜的固定方向与剥离运动方向重合，进而确保了测试的准确性。

附图说明

图1是剥离强度测试的原理示意图；

图2是本申请的实施例中剥离强度测试装置上夹紧头和下夹紧头局部的立体结构示意图；

图3是本申请的实施例中剥离强度测试装置上夹紧头和下夹紧头局部的侧面结构示意图；

图4是本申请的实施例中剥离强度测试装置上夹紧头和下夹紧头局部的侧面剖视图；

图5是本申请的实施例中剥离强度测试装置上夹紧头和下夹紧头局部的立体剖视图；

图6是本申请实施例中拉力方向在基板宽度方向倾斜的结构示意图；

图7是本申请实施例中拉力方向在基板厚度方向倾斜的结构示意图。

具体实施方式

现有的隔膜测试，其原理如图1所示，先通过双面胶12将隔膜11具有涂层111的一面固定在基板1上，然后按照固定方向重合的方向，即图示180°方向拉扯，观察涂层111和基膜分离时的拉力，即剥离强度。但是，如前面提到的，按照固定方向的180°方向拉扯，这是通过人眼观察的，很难保障固定方向和拉扯方向重合；因此，本申请提出，在确保拉扯反向是垂直的情况下，利用激光器确保隔膜11的固定方向也是垂直于水平面的，则可以避免隔膜在垂直面基板1上偏移，从而保障隔膜固定方向和拉力方向重合，即180°方向。

下面通过具体实施例和附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例

本例的剥离强度测试装置，如图2至图5所示，包括基板1、下夹紧头2、上夹紧头3和拉力传感器4。本例的基板1为平整的钢板，用于粘贴条状待测薄膜11的一端；下夹紧头2用于夹紧基板1，上夹紧头3的一端固定拉力传感器4，另一端用于夹紧条状待测薄膜11的另一端，下夹紧头2的表面，在用于夹紧基板1的位置处设置有激光器21，使用时，激光器21产生一束垂直于水平面的光线211，用于确保条状待测薄膜11的固定方向与剥离运动方向重合。

另外，为了方便固定，本申请的剥离强度测试装置还包括水平设置的仪器安装平台5和垂直于仪器安装平台5的支架；下夹紧头2垂直固定于仪器安装平台5上，拉力传感器4活动接于支架上，拉力传感器4沿支架上下垂直活动。

使用时，先将裁剪成条状的隔膜11，用双面胶将条状待测隔膜的一端粘贴在钢板上，并且，使条状隔膜与钢板的侧边平行；将钢板夹紧固定在下夹紧头2上，通过激光器21产生的激光光线211定位，确保粘贴的条状待测薄膜11垂直于水平面；然后，上夹紧头3夹紧条状待测隔膜的另一端，垂直向上拉，观察涂覆隔膜涂层和基体剥离时拉力传感器4的值，即隔膜的剥离强度。本例通过激光器21对钢板或调整待测隔膜的方向进行校准，确保了测试单元固定的方向和剥离运动的方向重合，从而保障了检测结果的准确性。

采用以上装置，本例对中兴创新材料制备的型号ZC20M的无机粒子涂层微孔膜进行了剥离强度测试，测试时，将隔膜裁剪成20×80mm的测试样品。并且，由于本例的剥离强度测试装置，对拉力方向和隔膜固定方向可控，因此，本例还对比测试了不同倾斜角度下测得的剥离强度值。具体如下：

试验1

本试验测试了在钢板宽度的方向倾斜不同的角度α的剥离强度测试结果，即拉力方向和隔膜固定方向倾斜α度，如图6所示，图中1为钢板、11为隔膜，箭头方向为拉力方向，即剥离运动方向。具体的，本试验测试了倾斜+10°、+5°、0°、-5°、-10°五个角度的剥离强度，每个角度测试5个隔膜样品，计算每个角度5个隔膜样品剥离强度的平均值，及其标准偏差。测试结果如表1所示。

表1在钢板宽度的方向倾斜不同的角度的剥离强度测试结果

隔膜编号	+10°	+5°	0°	-5°	-10°
						1	80(N/m)	69(N/m)	60(N/m)	70(N/m)	78(N/m)
2	70(N/m)	65(N/m)	62(N/m)	67(N/m)	68(N/m)
						3	75(N/m)	68(N/m)	65(N/m)	71(N/m)	72(N/m)
4	81(N/m)	72(N/m)	63(N/m)	68(N/m)	74(N/m)
						5	69(N/m)	63(N/m)	59(N/m)	64(N/m)	79(N/m)
平均值	75(N/m)	67.4(N/m)	61.8(N/m)	68(N/m)	74.2(N/m)
						标准偏差	4.4	2.72	1.84	2	3.44

表1的结果显示，在钢板宽度的方向倾斜会影响测试结果的准确性，并且偏差角度越大，测试结果的标准偏差越大，即测试的精确性也越差。

试验2

本试验测试了在钢板厚度方向倾斜不同的角度β的剥离强度测试结果，即拉力方向和隔膜固定方向倾斜β度，如图7所示，图中1为钢板、11为隔膜，箭头方向为拉力方向。具体的，本试验测试了倾斜+10°、+5°、0°、-5°、-10°五个角度的剥离强度，每个角度测试5个隔膜样品，计算每个角度5个隔膜样品剥离强度的平均值，及其标准偏差。测试结果如表2所示。

表2在钢板板厚度方向倾斜不同的角度的剥离强度测试结果

隔膜编号	+10°	+5°	0°	-5°	-10°
						1	101(N/m)	86(N/m)	63(N/m)	75(N/m)	95(N/m)
2	80(N/m)	90(N/m)	65(N/m)	82(N/m)	89(N/m)
						3	85(N/m)	93(N/m)	60(N/m)	89(N/m)	98(N/m)
4	92(N/m)	76(N/m)	62(N/m)	72(N/m)	80(N/m)
						5	93(N/m)	78(N/m)	64(N/m)	83(N/m)	81(N/m)
平均值	90.2(N/m)	84.6(N/m)	62.8(N/m)	80.2(N/m)	88.6(N/m)
						标准偏差	6.16	6.08	1.44	5.36	6.48

表2的结果显示，在钢板厚度方向倾斜会影响测试结果的准确性，并且偏差角度越大，测试结果的标准偏差越大，即测试的精确性也越差。

以上两个试验结果显示，拉力方向如果跟隔膜固定方向不重合，无论向什么方向偏移，都会影响测试结果的准确性，并且，偏移角度越大，测试结果的精确性越差。这也解释了现有技术中，通过肉眼观察定位，不同的人测试结果差异较大的原因；同样的，同一个人测试，如果其肉眼定位本身存在角度偏移，就算多次测试，其多次测试结果的差异也会较大，精确性差。

另外，在本例的一种改进方案中，为了能够使测量自动化，本例的剥离强度测试装置还增加了下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置；下夹紧头夹紧驱动装置用于控制下夹紧头2夹紧或放松；上夹紧头夹紧驱动装置用于控制上夹紧头3夹紧或放松；上夹紧头驱动装置用于控制上夹紧头3沿支架上下垂直活动。进一步的，为了方便控制，还增加了一个智能控制系统，智能控制系统根据用户指令控制下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置运行。在将隔膜粘贴好，并将钢板放入指定位置后，可以通过智能控制系统控制下夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头夹紧驱动装置，自动夹紧钢板和隔膜，夹紧后，自动驱动上夹紧头向上运动。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种剥离强度测试装置，包括基板(1)、下夹紧头(2)、上夹紧头(3)和拉力传感器(4)，所述基板(1)用于粘贴条状待测薄膜(11)的一端，所述下夹紧头(2)用于夹紧所述基板(1)，所述上夹紧头(3)的一端固定所述拉力传感器(4)，另一端用于夹紧条状待测薄膜(11)的另一端，其特征在于：所述下夹紧头(2)的表面，在用于夹紧基板(1)的位置处设置有激光器(21)，使用时，激光器(21)产生一束垂直于水平面的光线，用于确保条状待测薄膜(11)的固定方向与剥离运动方向重合。

2.根据权利要求1所述的剥离强度测试装置，其特征在于：所述基板(1)为平整的钢板。

3.根据权利要求1所述的剥离强度测试装置，其特征在于：还包括水平设置的仪器安装平台(5)和垂直于所述仪器安装平台(5)的支架；所述下夹紧头(2)垂直固定于所述仪器安装平台(5)上，所述拉力传感器(4)活动连接于所述支架上，拉力传感器(4)沿支架上下垂直活动。

4.根据权利要求3所述的剥离强度测试装置，其特征在于：还包括下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置；

所述下夹紧头夹紧驱动装置用于控制所述下夹紧头(2)夹紧或放松；

所述上夹紧头夹紧驱动装置用于控制所述上夹紧头(3)夹紧或放松；

所述上夹紧头驱动装置用于控制上夹紧头(3)沿所述支架上下垂直活动。

5.根据权利要求4所述的剥离强度测试装置，其特征在于：还包括智能控制系统，所述智能控制系统根据用户指令控制所述下夹紧头夹紧驱动装置、上夹紧头夹紧驱动装置和上夹紧头驱动装置运行。

6.根据权利要求1-5任一项所述的剥离强度测试装置在电池隔膜涂层或多层电池隔膜剥离强度测试中的应用。