CN109632630A - 电池极片附着力的测试方法与测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池极片附着力的测试方法与测试设备，涉及电池极片的测试领域，该电池极片附着力的测试方法，包括使电池极片发生形变并测试电池极片的变形量和电性能参数的步骤；该测试设备包括加压装置和测量装置。利用该测试方法和测试设备缓解了现有的电池极片附着力的测试方法不能进行定量分析且测试结果存在误差的技术问题，达到了能够可以对电池极片的附着力做定量分析的效果。

Description

电池极片附着力的测试方法与测试设备

技术领域

本发明涉及电池极片的测试领域，尤其是涉及一种电池极片附着力的测试方法与测试设备。

背景技术

新能源材料是指能够支撑与促进新能源发展、拥有能量储存与能量转换功能的功能材料，或者是结构与功能一体化的材料。新能源材料对新能源的发展前景起到了重要作用，某些新能源材料的出现促进了新能源系统的诞生，某些新能源材料的应用极大地提高了新能源系统的效率，新能源材料的运用能够直接影响新能源系统的投资和运营成本。随着新能源材料的诞生，当前锂离子电池关键材料在新能源材料中拥有着十分重要的作用。其在理论上不仅需要研发人员不断开发，而且对电池关键材料的生产要求也极其严格，唯有借助优良的设备和厂房生产条件，结合高素质的技术人才，最终才会生产出合格的锂离子电池。基于上述条件，其中电池极片状态的优劣程度决定了电池性能的好坏。

锂离子电池的电池极片包括集流体和涂覆于集流体上的电极活性材料。目前对电池极片的改性研究主要集中在以下三个方面：混料、涂布和辊压，而这三者工艺的好坏直接决定了电池极片运用到电池中的性能的优劣程度。其中电池极片的活性材料层与集流体粘结的优劣程度也直接影响了电池体系的倍率性能和循环稳定性能，进而决定了电池的使用寿命。

目前，为了能够更好地表征电池极片抗粘性问题，从而优化电池极片的混料、涂布和辊压工艺，按照传统的方式是采用具有粘结性的胶带，直接对电池极片上涂布的活性材料进行粘结，通过对比胶带与集流体粘结作用力的大小来确定集流体与电极活性材料粘结的好坏。该方法需技术人员凭借丰富的技术经验来判断粘结性好坏，进而优化前期工艺，制备出优异的电池极片。虽然这种测试方式方便快捷，但是该方法不能进行定量分析，且胶带粘结性的差异和测试人员经验的差异会给测试结果造成误差，从而影响生产的进度，降低了生产效率，更为严重的是会产生大量次品，影响着企业的效益。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种电池极片附着力的测试方法，以缓解现有的电池极片附着力的测试方法不能进行定量分析且测试结果存在误差的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种电池极片附着力的测试设备，利用该测试设备能够对电池极片的附着力做定量分析。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种电池极片附着力的测试方法，包括使电池极片发生形变并测试电池极片的变形量和电性能参数的步骤。

进一步的，所述电池极片的变形量用电池极片的直线压缩尺寸表征。

进一步的，所述电性能参数包括电压、电流或电阻。

一种实现上述测试方法的测试设备，包括用于对所述电池极片施加压力的加压装置和用于测量所述电池极片的变形量和电性能参数的测量装置。

进一步的，所述加压装置包括加压件和用于驱动所述加压件沿加压方向往复运动的驱动系统。

进一步的，所述加压装置还包括与所述加压件上下相对设置的底座，所述加压件相对于所述底座在上下方向能够发生往复运动。

进一步的，所述底座的表面设有用于限定电池极片位置的第一凹槽。

进一步的，所述第一凹槽的两侧设有第一限位块。

进一步的，所述加压件的表面设有用于限定电池极片位置的第二凹槽。

进一步的，所述第二凹槽的两侧设有第二限位块。

进一步的，所述加压装置还包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述承载圆筒的轴向与加压方向垂直，所述承载圆筒为弹性材质的承载圆筒。

进一步的，所述测量装置包括测量监控系统，所述测量监控系统包括用于测量电压、电流或电阻的第一信号采集处理模块。

进一步的，所述测量监控系统还包括用于测量加压件移动距离的第二信号采集处理模块。

进一步的，所述测量监控系统与驱动系统电连接。

进一步的，所述测量装置还包括信号输出系统，所述信号输出系统与所述测量监控系统连接。

进一步的，所述驱动系统包括液压传动机构、气动传动机构或电动传动机构中的任一种或至少两种的组合。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中提供的电池极片附着力的测试方法通过使电池极片发生形变，并通过测量电池极片的变形量和电性能参数来判断电池极片的集流体与电极活性材料之间粘结性的好坏。例如，测试时，先将电池极片裁切成所需形状，并用电性能参数测试装置连接于电池极片上的A、B两点，此时对电池极片进行加压使其发生形变。发生形变是指使电池极片发生弯曲并通过加压使弯曲幅度逐渐增加，当弯曲幅度达到一定值时电池极片上的电极活性材料层出现裂纹，此时测试得到的电性能参数会产生较大变化，记录此时的电池极片的变形量即可对比不同电池极片间附着力的大小。

本发明提供的测试设备，包括加压装置和测量装置，其中加压装置可使电池极片发生弯曲变形，而测量装置可以测试电池极片的电性能参数和变形量。使用时，用加压装置对电池极片进行加压操作可以电池极片的弯曲幅度逐步增大，当电池极片上的电极活性材料层发生断裂时，此时测量装置显示的电性能参数就会发生较大的变化，从而可以通过对比断裂时电池极片的变形量来计较不同电池极片的附着力的大小。

通过上述测试方法和测试设备可以对电池极片附着力进行定量分析，提高测试的准确性和测试效率，同时提高了生产效率，为优化电池极片的生产工艺提供了良好的参考数据，并大大节省了人力与生产成本，进而增加了企业的整体效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的测试设备中的加压装置的结构示意图；

图2为本发明图1所示结构中的底座的俯视图结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的测试设备的系统连接结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的测试设备中的承载圆筒的结构示意图。

图标：10-加压装置；11-底座；111-第一凹槽；112-第一限位块；12-承载圆筒；13-加压件；131-第二限位块；14-上座体；15-导向柱；16-导向套筒；17-垫片；20-测量装置；21-测量监控系统；22-信号输出系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的一个方面提供了一种电池极片附着力的测试方法，包括使电池极片发生形变并测试电池极片的变形量和电性能参数的步骤。

本发明中提供的电池极片附着力的测试方法通过使电池极片发生形变，并通过测量电池极片的变形量和电性能参数来判断电池极片的集流体与电极活性材料之间粘结性的好坏。例如，测试时，先将电池极片裁切成所需形状，并用电性能参数测试装置连接于电池极片上的A、B两点，此时对电池极片进行加压使其发生形变。发生形变是指使电池极片发生弯曲并通过加压使弯曲幅度逐渐增加，当弯曲幅度达到一定值时电池极片上的电极活性材料层出现裂纹，此时测试得到的电性能参数会产生较大变化，记录此时的电池极片的变形量即可对比不同电池极片间附着力的大小。

本发明中，电池极片的附着力是指电池极片中集流体与电极活性材料间的粘结力。测试中使电池极片发生形变是指使电池极片发生弯曲变形，当电池极片发生弯曲变形时，集流体与电极活性材料会趋于分离。用测量装置(例如万用表)测量电池极片上A点和B点之间的电性能参数，当电池极片的弯曲幅度越来越大时，集流体与电极活性材料间的分离力也越大，当电极活性材料发生断裂时，此时，测量得到的电性能参数就会发生跳跃式的变化，记录此时的电池极片的变形量就可以间接表征该电池电极的附着力。用相同的测试方法测试不同的电池极片的附着力从而可以实现附着力的定量比较，解决了利用传统测试方法依靠测试人员工作经验的缺点。

作为本发明优选的实施方式，所述电池极片的变形量用电池极片的直线压缩尺寸表征。用直线压缩尺寸进行表征更具有可操作性，此时，只需要将电池极片裁切成特定尺寸，然后对其加压，发生形变后电池极片从原始状态直至电极活性材料发生断裂时被挤压压缩的直线尺寸即为电池极片的变形量。此时，在挤压时要保证电池极片不会跑偏，避免影响测量结果。

作为本发明优选的实施方式，所述电性能参数包括电压、电流或电阻。用电压、电流或电阻进行表征，测量过程和测试设备更为简单，可操作性更强。

本发明的另一个方面提供了一种上述测试方法的测试设备，包括用于对所述电池极片施加压力的加压装置和用于测量所述电池极片的变形量和电性能参数的测量装置。

本发明提供的测试设备，包括加压装置和测量装置，其中加压装置可使电池极片发生弯曲变形，而测量装置可以测试电池极片的电性能参数和变形量。使用时，用加压装置对电池极片进行加压操作可以电池极片的弯曲幅度逐步增大，当电池极片上的电极活性材料层发生断裂时，此时测量装置显示的电性能参数就会发生较大的变化，从而可以通过对比断裂时电池极片的变形量来计较不同电池极片的附着力的大小。

本发明中的加压装置可以为手动加压装置也可以是自动加压装置。当为手动加压装置时，加压装置的加压移动距离可以利用单独的测量工具(例如刻度尺)进行测量；当用自动加压装置进行加压时，可以将自动加压装置与测量装置进行电连接，可以实现自动控制功能，并由测量装置进行测量和信号输出。

作为本发明优选的实施方式，所述加压装置包括加压件和用于驱动所述加压件沿加压方向往复运动的驱动系统。

加压时加压件与电池极片接触，驱动系统带动加压件沿加压方向进行往复运动，以实现加压和回位。驱动系统可以为手动驱动系统，也可以为自动驱动系统。当驱动系统采用手动驱动系统(例如手动螺旋传动机构)进行加压时，加压前将测量装置与电池极片进行电连接，此时摇动螺旋驱动机构使加压件逐步挤压电池极片发生形变，当电性能参数(如电压、电流和电阻)发生跳跃式变化时记录此时加压件移动的距离即可得到表征电池极片变形量的数据。当驱动系统采用自动驱动系统时，测量前将电池极片与测量装置进行电连接，并将测量装置与自动驱动系统电连接，即可实现变形量和电性能参数的自动测量，例如，自动驱动系统为电动驱动系统时，测量装置与电动驱动系统连接，即可得到电动驱动系统的移动行程。

为了固定电池极片的位置，避免在受压过程中跑偏，作为优选的实施方式，所述加压装置还包括与所述加压件上下相对设置的底座，所述加压件相对于所述底座在上下方向能够发生往复运动。所述底座的表面设有用于限制电池极片位置的第一凹槽，进一步优选地，所述第一凹槽的两侧设有第一限位块。

加压件与底座上下相对设置，且底座表面设置第一凹槽，加压前先将电池极片放入第一凹槽内，再用加压件对电池极片进行加压，这样，电池极片就被限定在第一凹槽内，避免电池极片随意移动。第一凹槽的两侧设置第一限位块，可以防止电池极片受压时侧向移动。

当待测试电池极片为片状结构时，第一凹槽可以设置为矩形凹槽结构，使用时将片状的电池极片插入其中即可。另外，当待测试电池极片以圆筒状结构进行测试时，第一凹槽也可以为圆弧状凹槽。该第一凹槽的具体结构可以根据待测试电池极片的具体使用状态和测试需要确定。

上述加压件和底座除了可以上下相对设置外，还可以水平相对设置，只要能实现固定和挤压功能即可。本发明的上述优选实施方式中，采用上下相对设置的结构，更便于操作。

作为本发明优选的实施方式，所述加压件的表面设有用于限定电池极片位置的第二凹槽，进一步优选地，所述第二凹槽的两侧设有第二限位块。

当第一凹槽为矩形凹槽结构时，第二凹槽也为矩形凹槽结构；当第一凹槽为圆弧形结构时，第二凹槽也为圆弧形凹槽结构。第二凹槽的两侧设置第二限位块也是为了防止电池极片在受压过程中侧向移动。

作为本发明优选的实施方式，所述加压装置还包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述承载圆筒的轴向与加压方向垂直，所述承载圆筒为弹性材质的承载圆筒。

上述承载圆筒为空心筒状结构，当需要测试的电池极片以片状结构进行受压时，该承载圆筒的侧壁中间可设置一插入槽，该插入槽垂直于该承载圆筒的轴向方向。测试时，将片状结构的电池极片放入插入槽内，并将承载圆筒置于加压件下方，该承载圆筒的轴向方向与加压件的加压面平行，此时，电池极片垂直于加压件的加压面。当需要测试的电池极片以圆筒状结构进行测试时，上述承载圆筒的两端开口，测试时将电池极片卷曲成圆筒状结构，并放入承载圆筒内，随后用加压件进行加压操作即可。当电池极片受压变形时，由于承载圆筒也为弹性材料制作而成，因此，承载圆筒可以与电池极片一同发生形变。采用承载圆筒放置电池极片可以进一步固定电池极片的位置，提高测试结果的准确度。

作为本发明优选的实施方式，底座上设有导向柱，加压件套设在导向柱上并在驱动系统的驱动下沿导向柱上下往复运动。设置导向柱可以使加压件的运行动作更加平稳。

作为本发明优选的实施方式，导向柱的另一端连接于上座体，上座体与加压件之间设有垫片，以防止加压件往复运动中与上座体发生直接碰撞，从而可避免加压件受损。

作为本发明优选的实施方式，加压件通过导向套筒套设在导向柱上，以避免加压件的磨损。

作为本发明优选的实施方式，所述测量装置包括测量监控系统，所述测量监控系统包括用于测量电压、电流或电阻的第一信号采集处理模块。当测试过程采用人工手动测试时，第一信号采集处理模块可以为电压表、电流表、欧姆表或万用表；当测试过程采用自动测试时，第一信号采集处理模块可以为集成测试系统。

作为本发明优选的实施方式，所述测量监控系统还包括用于测量加压件移动距离的第二信号采集处理模块。当测试过程采用人工手动测试时，第二信号采集处理模块可以为刻度尺；当测试过程采用自动测试时，第二信号采集处理模块可以为集成测试系统。

作为本发明优选的实施方式，当采用自动测试系统时，所述测量监控系统与驱动系统电连接，以保证测量监控系统与驱动系统之间有信号传输。

作为本发明优选的实施方式，所述测量装置还包括信号输出系统，所述信号输出系统与所述测量监控系统连接。

作为本发明优选的实施方式，所述驱动系统包括液压传动机构、气动传动机构或电动传动机构中的任一种或至少两种的组合。

当采用自动测试的方式进行测量时，测量装置与电池极片进行电连接，测试过程中，第一信号采集处理模块记录电池极片电压、电流或电阻的变化，第二信号采集处理模块记录由驱动系统带动的加压件的移动行程。测量监控系统分别与信号输出系统和驱动系统电连接并分别与信号输出系统和驱动系统之间互通信号。测试时，可以先在测量监控系统中设定一个特定的电压、电流或电阻的变化值作为控制信号，控制驱动系统的启停。具体测试过程如下：将电池极片放置于承载圆筒内，并将承载圆筒置于底座和加压件之间并将测量装置连接于电池极片的两点，此时启动驱动系统，加压件在驱动系统的作用下下压，开始时测量装置获得的电压、电流或电阻值变化不大，随着加压件逐渐下压，电池极片的变形程度越来越大，当电压、电流或电阻的变化值超过设定值时，测量监控系统控制驱动系统停止运行，并记录此时驱动系统的加压件的运行行程。测试过程中，测量监控系统将各种数据(如：由驱动系统带动的加压件的行程、测量得到的电压、电流或电阻的数值或变化值)传输至信号输出系统进行显示。

下面将结合实施例1和实施例2对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例是一种电池极片附着力的测试设备，包括用于对电池极片施加压力的加压装置10和用于测量电池极片的变形量和电性能参数的测量装置20。

其中，加压装置包括底座11、承载圆筒12、加压件13和上座体14，加压件13与上座体14之间设有垫片17。底座11和上座体14上下相对设置且两者之间通过导向柱15连接并固定；加压件13通过导向套筒16套设于导向柱15上，此时，加压件13与底座11也是上下相对设置；加压件13连接驱动系统并在驱动系统的驱动下沿导向柱15上下往复运动。承载圆筒12设置于底座11和加压件13之间，且承载圆筒12的两端开口，使用时将电池极片卷曲后置于承载圆筒12内。

如图2所示，底座11的表面设有用于限定电池极片位置的第一凹槽111，其中第一凹槽111为圆弧形结构，第一凹槽111的两侧设有第一限位块112。加压件13的表面设有用于限定电池极片位置的第二凹槽，其中第二凹槽为圆弧形结构，第二凹槽的两侧设有第二限位块131。

本实施例中，如图3所示，测量装置20包括测量监控系统21和与该测量监控系统21连接的信号输出系统22。测量监控系统21包括用于测量电压、电流或电阻的第一信号采集处理模块以及用于测量加压件13移动距离的第二信号采集处理模块，且测量监控系统21与驱动系统电连接。本实施例中的驱动系统为电动传动结构。测量监控系统21得到开启信号后将信号传输给驱动系统，并检测驱动系统的运行距离数据，当测量监控系统21对驱动系统输出停止运行信号后，驱动系统停止运行，并将最终运行数据反馈至测量监控系统。测量监控系统21将数据信号传输至信号输出系统22进行显示。另外，加压装置中的驱动系统也可以直接将信号反馈至信号输出系统22进行信号输出。

实施例2

本实施例是一种电池极片附着力的测试设备，与实施例1的不同之处在于承载圆筒12的结构不同，其他与实施例1相同。

如图4所示，本实施例中的承载圆筒12的侧壁中间设有一插入槽121，测试时可将片状的电池极片放入该插入槽内121，插入槽121的侧方设置取样口122。

用实施例1提供的电池极片附着力的测试设备测试5组电池极片，分别记为试验组1-5，每组电池极片中的电池集流体为铝箔片，活性材料为LiCoO₂，不同之处在于辊压过程中的压力不同，分别为：2Mpa、5Mpa、7.5Mpa、10Mpa、12.5Mpa。

首先，由专业测试人员对分别对试验组1-5的样品进行测试，得出的附着力的大小顺序为试验组1＜试验组2＜试验组3＜试验组4＜试验组5。然后用实施例1提供的测试设备进行测试时，记录电性能参数变化时的加压件的移动距离，结果列于表1。

表1 测试结果

测试项目	试验组1	试验组2	试验组3	试验组4	试验组5
						移动距离	15.5mm	22.8mm	29.6mm	33.5mm	38.7mm

备注：上述待测的电池极片卷成圆筒后的直径为50mm。

由表1的结果可知，移动距离中试验组1＜试验组2＜试验组3＜试验组4＜试验组5，由此可知，试验组1-5中的电池极片的附着力大小排布为试验组1＜试验组2＜试验组3＜试验组4＜试验组5。因此，利用本发明提供的测试设备能够准确测试不同电池极片附着力的相对大小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池极片附着力的测试方法，其特征在于，包括使电池极片发生形变并测试电池极片的变形量和电性能参数的步骤。

2.根据权利要求1所述的电池极片附着力的测试方法，其特征在于，所述电池极片的变形量用电池极片的直线压缩尺寸表征；

优选地，所述电性能参数包括电压、电流或电阻。

3.一种实现权利要求1或2所述的测试方法的测试设备，其特征在于，包括用于对所述电池极片施加压力的加压装置和用于测量所述电池极片的变形量和电性能参数的测量装置。

4.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述加压装置包括加压件和用于驱动所述加压件沿加压方向往复运动的驱动系统。

5.根据权利要求4所述的测试设备，其特征在于，所述加压装置还包括与所述加压件上下相对设置的底座，所述加压件相对于所述底座在上下方向能够发生往复运动；

优选地，所述底座的表面设有用于限定电池极片位置的第一凹槽；

优选地，所述第一凹槽的两侧设有第一限位块；

优选地，所述加压件的表面设有用于限定电池极片位置的第二凹槽；

优选地，所述第二凹槽的两侧设有第二限位块。

6.根据权利要求4或5所述的测试设备，其特征在于，所述加压装置还包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述承载圆筒的轴向与加压方向垂直，所述承载圆筒为弹性材质的承载圆筒。

7.根据权利要求3-5任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测量装置包括测量监控系统，所述测量监控系统包括用于测量电压、电流或电阻的第一信号采集处理模块。

8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述测量监控系统还包括用于测量加压件移动距离的第二信号采集处理模块；

优选地，所述测量监控系统与所述驱动系统电连接。

9.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述测量装置还包括信号输出系统，所述信号输出系统与所述测量监控系统连接。

10.根据权利要求7-9任一项所述的测试设备，其特征在于，所述驱动系统包括液压传动机构、气动传动机构或电动传动机构中的任一种或至少两种的组合。