CN111521483A - 一种锂电池极片柔韧性的测试装置和方法 - Google Patents

一种锂电池极片柔韧性的测试装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂电池的性能评价技术领域,具体涉及一种锂电池极片柔韧性的测试装置和方法,包括底板、主板、压板Ⅰ、压板Ⅱ和测量饼,所述底板上设置滑槽,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ能够在所述滑槽内相对于所述底板滑动,实现向相互靠近方向移动或者向相互远离方向移动,所述主板上设有安装孔,所述测量饼设置在安装孔上,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ分别位于所述测量饼的左右两侧。本发明可针对不同尺寸和不同韧性的极片,能方便快捷高度量化判断极片柔韧性的大小,从而提前判断极片是否能通过辊压和卷绕,为电芯顺利生产提供支持,有效降低极片在卷绕过程中存在的安全风险,可靠性、准确度高。

Description

一种锂电池极片柔韧性的测试装置和方法
技术领域
本发明属于锂电池的性能评价技术领域,具体涉及一种锂电池极片柔韧性的测试装置和方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、没有污染、工作温度范围宽及自放电小等诸多优点。其作为新型高能化学电源,近年来,锂离子电池被广泛应用于手机、电脑和电动汽车等领域,锂离子电池具有续航时间长、使用寿命长、自放电率低和绿色环保等优点。
锂离子电池中电极片是通过在极片上涂覆一层电极材料而制成的,其中电极片上的涂层的柔韧性对于整个锂离子电池的研发制备均具有很大的影响。电极片涂层柔韧性的好坏在制备过程中会受到原材料、涂布工艺,辊压工艺,烘烤工艺等诸多因素影响。同时,电极片涂层柔韧性的特性也会影响到制片工艺的选择,不同柔韧性的电极片适合用于不同种类制片工艺进行制片,进而生产出不同种类的锂离子电池。因此,锂离子电池极片柔韧性的检测在锂离子电池制备的过程中起到了很重要的反馈与验证作用。
目前,锂离子电池极片生产与电芯卷绕均已进入自动化生产过程,全自动的生产设备对极片柔韧性提出了更高的要求。而国内外的电池制造业对电极柔韧性均没有很好的测量方法和仪器,表现为生产过程中对电极柔韧性没有有效的手段进行检测与控制,导致柔韧性差的电极材料在投入卷绕生产时而出现大量的不良现象,该不良现象不能在生产过程中及时的得到控制,直接影响了产品的合格率和产品质量。主要问题在于:(1)柔韧性差的极片在转入卷绕工序进行生产时,卷绕后出现棱角甚至断裂,形成大量不良品或废品;(2)电极生产时没有检测极片柔韧性的仪器,导致上一道序的不良直接流入了生产后序。上述问题的根本原因在于:没有用于极片柔韧性的测试仪器和设备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种锂电池极片柔韧性的测试装置,针对不同尺寸和不同韧性的极片,能够方便快捷高度量化判断极片柔韧性的大小,从而提前判断极片是否能通过辊压和卷绕,为电芯顺利生产提供支持,有效降低极片在卷绕过程中存在的安全风险,进而提高电芯的良品率的电池极片柔韧性测试工装。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种锂电池极片柔韧性的测试装置,包括底板、主板、压板Ⅰ、压板Ⅱ和测量饼,所述底板上设置滑槽,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ能够在所述滑槽内相对于所述底板滑动,实现向相互靠近方向移动或者向相互远离方向移动,所述主板上设有安装孔,所述测量饼设置在安装孔上,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ分别位于所述测量饼的左右两侧,所述测量饼的厚度与其端部的半径相同。
进一步地,所述压板Ⅰ和压板Ⅱ通过驱动装置沿所述滑槽移动,所述驱动装置上设置有压力传感器。
更进一步地,所述驱动装置包括位于底板下方的轴承支座,轴承支座内腔的中端活动安装有双向螺杆,双向螺杆的外表面螺纹连接有螺纹套Ⅰ和螺纹套Ⅱ,所述轴承支座内表面的下端活动安装有转动轴,所述转动轴的外端固接有摇柄,所述转动轴的外表面固接有斜齿轮Ⅰ,所述双向螺杆外表面中端固接有斜齿轮Ⅱ,所述斜齿轮Ⅰ与斜齿轮Ⅱ啮合连接,所述螺纹套Ⅰ和螺纹套Ⅱ的顶端分别固接所述压板Ⅰ和压板Ⅱ,所述压板Ⅰ和压板Ⅱ外表面的前后两端均固接有滑块,所述轴承支座内腔的前后两端均固定连接有滑座,所述滑块与滑座滑动连接。
使用时,通过摇柄、斜齿轮Ⅰ与斜齿轮Ⅱ以及螺纹套Ⅰ和螺纹套Ⅱ的作用,可实现对压板Ⅰ和压板Ⅱ间距的调节。
再进一步地,所述压力传感器设置在压板Ⅰ或压板Ⅱ内侧面上,所述压力传感器通过常规电路连接与外显设备连接。
进一步地,所述摇柄的外表面套接有橡胶套,增加与手掌间的摩擦力,提高人们使用的稳定性和舒适性。
进一步地,所述压板Ⅰ或压板Ⅱ内侧面设置垂直布置的刻度尺。
进一步地,所述测量饼为扁状饼形,所述测量饼长度为100~200mm,所述测量饼端部的半径有1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm六个档位。
基于一个总的发明构思,本发明的另一个目的在于提供上述装置测试锂电池极片柔韧性的方法,包括如下步骤:
S1.将长度为0.5~1m的待测试极片的中间部分放置在测量饼上,保证待测试极片在测量饼两侧长度相同,记录极片自然下垂长度值L和测量饼的厚度D1
S2.将待测试极片分别卷绕在不同档位的测量饼上,依次通过控制压板Ⅰ、压板Ⅱ在滑槽内相对底板滑动,沿测量饼厚度方向对极片施加压力,当检测到压力到达设定的压力强度时,停止施加压力,以极片没有裂纹、掉粉、断裂为极限档位,记录此时测量饼厚度D2
S3.计算极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,表明待测试极片柔韧性越好。
进一步地,步骤S1中,选取同批次的电池极片,裁取为相同尺寸的长条形待测试极片,依次测试3~5片待测试极片,分别获得下垂长度值L和测量饼的厚度D1,取平均值。
进一步地,步骤S2中,将待测试极片的首尾用胶带粘贴在测量饼上,施加压力的时间为20~40s,设定的压力强度为0.3~0.6Mpa。
与现有技术相比,本发明测试锂电池极片柔韧性的方法,可靠性高,更准确,同时,能够适用于不同尺寸及厚度的极片的柔韧性的测试,便于极片生产加工。刻度尺的设置,能够看出待测试极片自然下垂长度值L;底板用于活动设置压板Ⅰ、压板Ⅱ,压板Ⅰ、压板Ⅱ相对于底板滑动,能够施加压力在待测试极片两侧,从而推动待测试极片变形,待测试极片端部相对压板Ⅰ、压板Ⅱ滑动,据此得到测量饼的厚度D2;极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,则表明待测试极片的柔韧性越好。本发明针对不同尺寸和不同韧性的极片,能方便快捷高度量化判断极片柔韧性的大小,从而提前判断极片是否能通过辊压和卷绕,为电芯顺利生产提供支持,有效降低极片在卷绕过程中存在的安全风险,是提高电芯的良品率的电池极片柔韧性测试工装。
附图说明
图1本发明总体结构示意图;
图2测量饼正视图;
图3测量饼左视图;
图4测量饼俯视图;
图5驱动装置的结构示意图;
图1-5标记含义如下:1-底板,2-主板,3-压板Ⅰ,4-压板Ⅱ,5-测量饼,6-滑槽,7-轴承支座,8-双向螺杆,9-螺纹套Ⅰ,10-螺纹套Ⅱ,11-转动轴,12-斜齿轮Ⅰ,13-斜齿轮Ⅱ,14-滑块,15-滑座,16-刻度尺,17-摇柄。
具体实施方式
在本发明的描述中,有必要理解的是,“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系,目标仅为便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指部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。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
一种锂电池极片柔韧性的测试装置,如图1-4所示,包括底板1、主板2、压板Ⅰ3、压板Ⅱ4和测量饼5,所述底板1上设置滑槽6,所述压板Ⅰ3、压板Ⅱ4能够在所述滑槽6内相对于所述底板1滑动,实现向相互靠近方向移动或者向相互远离方向移动,所述主板2上设有安装孔,所述测量饼5设置在安装孔上,所述压板Ⅰ3、压板Ⅱ4分别位于所述测量饼5的左右两侧,所述测量饼5的厚度与其端部的半径相同。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上做出的进一步优化,所述压板Ⅰ3和压板Ⅱ4通过驱动装置沿所述滑槽6移动,所述驱动装置上设置有压力传感器。
实施例3
本实施例是在实施例2的基础上做出的进一步优化,如图5所示,所述驱动装置包括位于底板1下方的轴承支座7,轴承支座7内腔的中端活动安装有双向螺杆8,双向螺杆8的外表面螺纹连接有螺纹套Ⅰ9和螺纹套Ⅱ10,所述轴承支座7内表面的下端活动安装有转动轴11,所述转动轴11的外端固接有摇柄17,所述转动轴11的外表面固接有斜齿轮Ⅰ12,所述双向螺杆8外表面中端固接有斜齿轮Ⅱ13,所述斜齿轮Ⅰ12与斜齿轮Ⅱ13啮合连接,所述螺纹套Ⅰ9和螺纹套Ⅱ10的顶端分别固接所述压板Ⅰ3和压板Ⅱ4,所述压板Ⅰ3和压板Ⅱ4外表面的前后两端均固接有滑块14,所述轴承支座7内腔的前后两端均固定连接有滑座15,所述滑块14与滑座15之间滑动连接。
实施例4
本实施例是在实施例3的基础上做出的进一步优化,所述压力传感器设置在压板Ⅱ4内侧面上,所述压力传感器通过常规电路连接与外显设备连接。
实施例5
本实施例是在实施例4的基础上做出的进一步优化,所述摇柄17的外表面套接有橡胶套。
实施例6
本实施例是在实施例5的基础上做出的进一步优化,所述压板Ⅰ3内侧面设置垂直布置的刻度尺16。
实施例7
本实施例是在实施例6的基础上做出的进一步优化,所述测量饼5为扁状饼形,所述测量饼5长度为100~200mm,所述测量饼5端部的半径有1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm六个档位。
实施例8
本实施例是用实施例7的装置检测锂离子电池极片柔韧性的方法,包括如下步骤:
S1.选取同批次的电池极片,裁取为相同尺寸长度为0.75m的长条形待测试极片,将的待测试极片的中间部分放置在测量饼5上,保证待测试极片在测量饼5两侧长度相同,依次测试3~5片待测试极片,分别获得下垂长度值L和测量饼5的厚度D1,取平均值;
S2.将待测试极片分别卷绕在不同档位的测量饼5上,依次通过控制压板Ⅰ3、压板Ⅱ4在滑槽6内相对于底板1滑动,沿测量饼5厚度方向对极片施加压力,当压力传感器检测到压力到达设定的压力强度0.45Mpa时停止施加压力,以极片没有裂纹、掉粉、断裂为极限档位,记录此时测量饼5的厚度D2
其中,待测试极片的首尾用胶带粘贴在测量饼5上,施加压力的时间为30s。
S3.计算极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,表明待测试极片柔韧性越好。
实施例9
本实施例是用实施例7的装置检测锂离子电池极片柔韧性的方法,包括如下步骤:
S1.选取同批次的电池极片,裁取为相同尺寸长度为1.0m的长条形待测试极片,将的待测试极片的中间部分放置在测量饼5上,保证待测试极片在测量饼5两侧长度相同,依次测试3~5片待测试极片,分别获得下垂长度值L和测量饼5的厚度D1,取平均值;
S2.将待测试极片分别卷绕在不同档位的测量饼5上,依次通过控制压板Ⅰ3、压板Ⅱ4在滑槽6内相对于底板1滑动,沿测量饼5厚度方向对极片施加压力,当压力传感器检测到压力到达设定的压力强度0.3Mpa时停止施加压力,以极片没有裂纹、掉粉、断裂为极限档位,记录此时测量饼5的厚度D2
其中,待测试极片的首尾用胶带粘贴在测量饼5上,施加压力的时间为40s。
S3.计算极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,表明待测试极片柔韧性越好。
实施例10
本实施例是用实施例7的装置检测锂离子电池极片柔韧性的方法,包括如下步骤:
S1.选取同批次的电池极片,裁取为相同尺寸长度为0.50m的长条形待测试极片,将的待测试极片的中间部分放置在测量饼5上,保证待测试极片在测量饼5两侧长度相同,依次测试3~5片待测试极片,分别获得下垂长度值L和测量饼5的厚度D1,取平均值;
S2.将待测试极片分别卷绕在不同档位的测量饼5上,依次通过控制压板Ⅰ3、压板Ⅱ4在滑槽6内相对于底板1滑动,沿测量饼5厚度方向对极片施加压力,当压力传感器检测到压力到达设定的压力强度0.6Mpa时停止施加压力,以极片没有裂纹、掉粉、断裂为极限档位,记录此时测量饼5的厚度D2
其中,待测试极片的首尾用胶带粘贴在测量饼5上,施加压力的时间为20s。
S3.计算极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,表明待测试极片柔韧性越好。
本发明能够准确测量被测极片的柔韧性数值,形成计量型数据,填补锂离子电池电芯卷绕和极片制造过程极片柔韧性评估的空白,并有效降低生产过程中的不良品率。
本发明说明书中没有作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。本发明使用到的标准零件均可从市场上购买,异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段,机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,包括底板(1)、主板(2)、压板Ⅰ(3)、压板Ⅱ(4)和测量饼(5),所述底板(1)上设置滑槽(6),所述压板Ⅰ(3)、压板Ⅱ(4)能够在所述滑槽(6)内相对于所述底板(1)滑动,实现向相互靠近方向移动或者向相互远离方向移动,所述主板(2)上设有安装孔,所述测量饼(5)设置在安装孔上,所述压板Ⅰ(3)、压板Ⅱ(4)分别位于所述测量饼(5)的左右两侧,所述测量饼(5)的厚度与其端部的半径相同。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述压板Ⅰ(3)和压板Ⅱ(4)通过驱动装置沿所述滑槽(6)移动,所述驱动装置上设置有压力传感器。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述驱动装置包括位于底板(1)下方的轴承支座(7),轴承支座(7)内腔的中端活动安装有双向螺杆(8),双向螺杆(8)的外表面螺纹连接有螺纹套Ⅰ(9)和螺纹套Ⅱ(10),所述轴承支座(7)内表面的下端活动安装有转动轴(11),所述转动轴(11)的外端固接有摇柄(17),所述转动轴(11)的外表面固接有斜齿轮Ⅰ(12),所述双向螺杆(8)外表面中端固接有斜齿轮Ⅱ(13),所述斜齿轮Ⅰ(12)与斜齿轮Ⅱ(13)啮合连接,所述螺纹套Ⅰ(9)和螺纹套Ⅱ(10)的顶端分别固接所述压板Ⅰ(3)和压板Ⅱ(4),所述压板Ⅰ(3)和压板Ⅱ(4)外表面的前后两端均固接有滑块(14),所述轴承支座(7)内腔的前后两端均固定连接有滑座(15),所述滑块(14)与滑座(15)之间滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述压力传感器设置在所述压板Ⅰ(3)或压板Ⅱ(4)内侧面上。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述摇柄(17)的外表面套接有橡胶套。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述压板Ⅰ(3)或压板Ⅱ(4)内侧面设置垂直布置的刻度尺(16)。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池极片柔韧性的测试装置,其特征在于,所述测量饼(5)为扁状饼形,所述测量饼(5)长度为100~200mm,所述测量饼(5)端部的半径有1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm六个档位。
8.一种通过权利要求1-7任意一项所述装置测试锂电池极片柔韧性的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.将长度为0.5~1m的待测试极片的中间部分放置在测量饼(5)上,保证待测试极片在测量饼(5)两侧长度相同,记录极片自然下垂长度值L和测量饼(5)的厚度D1
S2.将待测试极片分别卷绕在不同档位的测量饼(5)上,依次通过控制压板Ⅰ(3)、压板Ⅱ(4)在滑槽(6)内相对于底板(1)滑动,沿测量饼(5)厚度方向对极片施加压力,当检测到压力到达设定的压力强度时,停止施加压力,以极片没有裂纹、掉粉、断裂为极限档位,记录此时测量饼(5)的厚度D2
S3.计算极片的柔韧性K=D1*L/D2,K值越大,表明待测试极片柔韧性越好。
9.根据权利要求8所述的一种测试锂电池极片柔韧性的方法,其特征在于,步骤S1中,选取同一批次的电池极片,裁取为相同尺寸的长条形待测试极片,依次测试3~5片待测试极片,分别获得下垂长度值L和测量饼(5)的厚度D1,取平均值。
10.根据权利要求8所述的一种测试锂电池极片柔韧性的方法,其特征在于,步骤S2中,将待测试极片的首尾用胶带粘贴在测量饼(5)上,施加压力的时间为20~40s,设定的压力强度为0.3~0.6Mpa。
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