CN111579412B - 评估负极粘结剂性能的方法 - Google Patents

评估负极粘结剂性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111579412B
CN111579412B CN202010250852.1A CN202010250852A CN111579412B CN 111579412 B CN111579412 B CN 111579412B CN 202010250852 A CN202010250852 A CN 202010250852A CN 111579412 B CN111579412 B CN 111579412B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
swelling
detected
marking
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010250852.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111579412A (zh
Inventor
杨标
赵悠曼
袁庆华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd filed Critical Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Priority to CN202010250852.1A priority Critical patent/CN111579412B/zh
Publication of CN111579412A publication Critical patent/CN111579412A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111579412B publication Critical patent/CN111579412B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/44—Resins; rubber; leather
    • G01N33/445—Rubber
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0075—Strain-stress relations or elastic constants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0092—Visco-elasticity, solidification, curing, cross-linking degree, vulcanisation or strength properties of semi-solid materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种评估负极粘结剂性能的方法，包括步骤：分别将所述标准品和所述待测品干燥后制成相同规格的样本，称重，分别标记标准品样本和待测品样本的重量；在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中进行热溶胀处理，分别溶胀后的标记标准品样本和待测品样本的重量；对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，分别标记样本的拉伸应力参数；根据所述标准品样本溶胀前后的质量和所述待测品样本溶胀前后的质量，判断所述待测品的溶胀性能；根据所述标准品样本溶胀前后的应力参数和所述待测品样本溶胀前后的应力参数，判断所述待测品的拉伸性能。

Description

评估负极粘结剂性能的方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种评估负极粘结剂性能的方法。
背景技术
锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一，锂离子电池具有高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环稳定性好等优点，因而被广泛应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等数码产品以及新能源汽车等领域。随着锂离子电池的应该越来越广，对锂离子电池的要求也越来越高，如对锂离子电池的能量密度、循环稳定性、安全等性能要求也越来越高。
目前，锂离子电池中负极片是与电池电化学性能密切相关的组件，负极片中一般包含负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂等。其中，粘结剂的性质对锂离子电池负极膨胀、循环稳定等性能有较大的影响。目前常用的粘结剂有SBR(丁苯橡胶)等，SBR等粘结剂的拉伸强度、抗老化强度及电解液对粘结剂的溶胀溶解程度，将直接影响电池循环寿命的长短以及高温存储保持率的高低。而不同公司生产的SBR等粘结剂由于生产工艺、原材料选择等的不同，在拉伸强度、抗老化性、玻璃化转变温度、耐电解液性能方面都有极大的不同。当不同的SBR等粘结剂应用在电池领域时会直接影响电池的高温存储容量保持率、高温/常温循环等性能，在电池上使用时性能将会出现较大的差异。因此为保证电池品质，每款电池在导入不同SBR等粘结剂时都需要进行重新评估。然而，现阶段验证SBR等粘结剂的耐电解液性能、高温存储性能及循环性能时，都需要将其制成电池成品，这一方面极大地增加了测试的成本、操作复杂；另一方面需要较长的时间去验证，测试的效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种评估负极粘结剂性能的方法，旨在解决负极粘结剂的性能评估方法均需要将粘结剂制成电池成品后进行性能测试评估，测试成本高，操作复杂等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种评估负极粘结剂性能的方法，包括以下步骤：
获取负极粘结剂的标准品和待测品，分别将所述标准品和所述待测品干燥后制成相同规格的样本，称重，将标准品样本的重量标记为M1，将待测品样本的重量标记为m1；
在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中进行热溶胀处理，将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2；
对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，将溶胀前的所述标准品样本的应力参数标记为A，将溶胀后的所述标准品样本的应力参数标记为B，将溶胀前的所述待测品样本的应力参数标记为a，将溶胀后的所述待测品样本的应力参数标记为b；
根据所述标准品样本溶胀前后的质量和所述待测品样本溶胀前后的质量，判断所述待测品的溶胀性能；
根据所述标准品样本溶胀前后的应力参数和所述待测品样本溶胀前后的应力参数，判断所述待测品的拉伸性能。
优选地，判断所述待测品的溶胀性能的步骤包括：
根据所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1和所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1，判断所述待测品的溶胀性能。
优选地，当所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1不高于所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5％时，判定所述待测品的溶胀性能合格。
优选地，对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试的步骤包括：
将溶胀前的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为A1；
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为An；
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数A；
将溶胀后的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为B1；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为Bn；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数B；
将溶胀前的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为a1；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为an；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数a；
将溶胀后的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为b1；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为bn；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数b。
优选地，判断所述待测品的拉伸性能的步骤包括：
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值An/A1标记为应力参数A；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值Bn/B1标记为应力参数B；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值an/a1标记为应力参数a；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值bn/b1标记为应力参数b；
当所述应力参数a与所述应力参数A的差值不大于±1％，所述应力参数b与所述应力参数B的差值不大于±1％时，判定所述待测品的拉伸性能合格。
优选地，所述热溶胀处理的条件包括：在温度为45℃～60℃的条件下溶胀36～60小时。
优选地，所述拉伸测试的条件包括：以80～120mm/min的速率将样本定向拉伸至形变量为30％～50％。
优选地，所述第n次拉伸测试中n为200～500。
优选地，所述负极粘结剂选自：丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的至少一种。
优选地，所述标准品和所述待测品为同种类型但不同规格的负极粘结剂。
优选地，所述电解液中溶剂采用两种以上的混合溶剂。
本发明提供的评估负极粘结剂性能的方法，首先，将负极粘结剂的标准品和待测品干燥后制成相同形状和大小规格的样本，并对样本的重量进行称量标记；然后将样本浸泡在电解液中进行热溶胀处理，模拟电池使用和存储环境，并对溶胀处理后的样本进行称量标记；通过待测品样本和标准品样本溶胀前后重量变化情况，可以判断待测品的溶胀性能；然后对溶胀前后的样本进行拉伸测试并标记对应样本的应力参数，通过对溶胀前后待测品样本和标准品样本应力参数的比较，可以判断待测品的拉伸性能。本发明提供的评估负极粘结剂性能的方法，不需要将待测品制成电池，便能对待测品的溶胀性能和拉伸性能进行综合评估，可直接判断待测负极粘结剂的耐电解液性能、高温存储性能及循环性能，从而可直接反映负极粘结剂在电池中的高温性能和循环性能等，操作简便，耗时短，效率高，成本低。另外，本发明评估方法，通过对温度、时间等溶胀条件的调控，以及对拉伸速度、拉伸次数、定向拉伸形变长度等拉伸测试条件的调控，可模拟不同循环充放电机制，从而高效快速的检测、评估、判断负极粘结剂在不同电池类型中的性能，使用范围广，应用灵活方便。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中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。结合本发明中的实施例，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，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种评估负极粘结剂性能的方法，包括以下步骤：
S10.获取负极粘结剂的标准品和待测品，分别将所述标准品和所述待测品干燥后制成相同规格的样本，称重，将标准品样本的重量标记为M1，将待测品样本的重量标记为m1；
S20.在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中进行热溶胀处理，将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2；
S30.对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，将溶胀前的所述标准品样本的应力参数标记为A，将溶胀后的所述标准品样本的应力参数标记为B，将溶胀前的所述待测品样本的应力参数标记为a，将溶胀后的所述待测品样本的应力参数标记为b；
S40.根据所述标准品样本溶胀前后的质量和所述待测品样本溶胀前后的质量，判断所述待测品的溶胀性能；
S50.根据所述标准品样本溶胀前后的应力参数和所述待测品样本溶胀前后的应力参数，判断所述待测品的拉伸性能。
本发明实施例提供的评估负极粘结剂性能的方法，首先，将负极粘结剂的标准品和待测品干燥后制成相同形状和大小规格的样本，并对样本的重量进行称量标记；然后将样本浸泡在电解液中进行热溶胀处理，模拟电池使用和存储环境，并对溶胀处理后的样本进行称量标记；通过待测品样本和标准品样本溶胀前后重量变化情况，可以判断待测品的溶胀性能；然后对溶胀前后的样本进行拉伸测试并标记对应样本的应力参数，通过对溶胀前后待测品样本和标准品样本应力参数的比较，可以判断待测品的拉伸性能。本发明实施例提供的评估负极粘结剂性能的方法，不需要将待测品制成电池，便能对待测品的溶胀性能和拉伸性能进行综合评估，可直接判断待测负极粘结剂的耐电解液性能、高温存储性能及循环性能，从而可直接反映负极粘结剂在电池中的高温性能和循环性能等，操作简便，耗时短，效率高，成本低。另外，本发明实施例评估方法，通过对温度、时间等溶胀条件的调控，以及对拉伸速度、拉伸次数、定向拉伸形变长度等拉伸测试条件的调控，可模拟不同循环充放电机制，从而高效快速的检测、评估、判断负极粘结剂在不同电池类型中的性能，使用范围广，应用灵活方便。
具体地，上述步骤S10中，获取负极粘结剂的标准品和待测品，分别将所述标准品和所述待测品干燥后制成相同规格的样本，称重，将标准品样本的重量标记为M1，将待测品样本的重量标记为m1。本发明实施例可以以目前电池体系中应用效果较好/较成熟的粘结剂作为标准品，以标准品作为评估待测品性能的参照指标，分别将标准品和待测品干燥后制成相同大小、形状规格的样本，称重标记标准品样本的重量为M1，待测品样本的重量标记为m1，通过控制材料单一变量提高后续评估测试的准确性。
在一些实施例中，将所述标准品和所述待测品在温度为40～80℃的条件下干燥处理72小时左右，制成干胶，以备后续制作测试样本，若干燥温度过高，则高温会使负极粘结剂中羟基、羧基等活性基团脱水缩合，从而导致粘结剂失活。在一些实施例中，将所述标准品和所述待测品干燥后，分别制成相同长*宽*厚等尺寸的哑铃形状的样条，哑铃形状的样条有利于后续拉伸测试。
在一些实施例中，所述负极粘结剂选自：丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的至少一种。本发明实施例提供的评估负极粘结剂性能的方法适用于任意负极粘结剂的溶胀性能、循环充放电适应性等性能进行评估，丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚四氟乙烯、聚乙烯醇等负极粘结剂的拉伸强度、抗老化强度及电解液的溶胀溶解程度，将直接影响电池循环寿命的长短以及高温存储保持率的高低，由于不同公司生产的不同型号的粘结剂的生产工艺、原材料选择等的不同，在拉伸强度、抗老化性、玻璃化转变温度、耐电解液性能方面都有极大的不同，在电池上应用时性能将会出现较大的差异。因此为保证电池品质，每款电池在导入不同负极粘结剂时都需要进行重新评估。
在一些具体实施例中，所述负极粘结剂为丁苯橡胶(SBR)粘结剂，SBR不会参加电池内部的化学反应，SBR在电池中能够直接束缚负极的膨胀，其主要作用是随负极片拉伸收缩，抑制负极新表面暴露在电解液下的作用。这些高分子粘结剂通过分子链间的作用力结合，当电解液中溶剂分子嵌入到SBR分子间时，链间作用力容易被溶断，导致分子间作用力减弱，SBR溶胀。当SBR溶胀或溶解程度越大时，其对负极的束缚能力越差，新的负极表面暴露的更多，电解液与负极的反应增大，从而电池电解液减少、可逆循环的锂离子减少，电池的高温存储保持率、高温/常温循环就会明显变差。因而，在SBR粘结剂应用于电池中前，对不同型号、厂家等供应的SBR类粘结剂的溶胀性能、拉伸收缩性能等进行测试，对确保负极膨胀能力、电池循环稳定性等性能方面很有必要。
本发明实施例标准品可以选用目前待测电池体系中应用效果较好的任意现有粘结剂。在一些实施例中，评估负极粘结剂性能时的所述标准品可以选用与所述待测品为同种类型但不同规格的负极粘结剂，同类型的负极粘结剂性能较相似，进一步排除外在变量的干扰，提高评估测试的准确性。
具体地，上述步骤S20中，在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中进行热溶胀处理，将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2。本发明实施例将步骤S10制备的标准品样本和待测品样本浸没于电解液中进行溶胀处理，并将溶胀处理后的样本取出擦拭干后再次称重，所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2。通过对样本溶胀后重量的变化，可判断样本的溶胀效果。
在一些实施例中，所述热溶胀处理的条件包括：在温度为45℃～60℃的条件下溶胀36～60小时。本发明实施例将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中，并在温度为45℃～60℃的密封条件下溶胀处理36～60小时，充分模拟电池的高温存储、高温循环环境，对标准品样本和待测品样本进行充分热溶胀。
本发明粘结剂样本的溶胀性能不受电解液类型的影响，电解液可以是任意常规电解液体系，或者电解液采用待测品粘结剂待应用的电池体系中的电解液，尽可能模拟电池实际工作环境，进一步提高评估检测的准确性、可靠性。在一些具体实施例中，电解液可以是包含浓度1.2mol/L的LiPF6电解质锂盐，溶剂为质量比为2：7：1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)。由于每种溶剂分子在粘结剂中的嵌入溶胀量均有极值，不同溶剂分子在粘结剂中的溶胀效果不同，本发明实施例电解液中采用混合溶剂，通过每种溶剂分子对粘结剂的嵌入溶胀，使待测品和标准品在电解液中更充分的溶胀，有利于更全面的评估粘结剂的溶胀效果。
具体地，上述步骤S40中，根据所述标准品样本溶胀前后的质量和所述待测品样本溶胀前后的质量，判断所述待测品的溶胀性能。本发明实施例通过所述标准品样本溶胀前后的质量以及所述待测品样本溶胀前后的质量的比较，可判断待测品样本的溶胀情况，从而对其溶胀性能进行评估。
在一些实施例中，判断所述待测品的溶胀性能的步骤包括：根据所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1和所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1，判断所述待测品的溶胀性能。本发明实施例以通胀前后标准品样本和待测品样本的重量比值来评估待测品的溶胀性能，采用归一化后的重量比值进行评估溶胀性能，排除不同材料类型差异对评估结果的影响，使评估结果更准确。其中，m2/m1值越大，说明电解液对于粘结剂的浸润膨胀度越大，耐电解液性能越差、高温存储性能越差。
在一些具体实施例中，当所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1不高于所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5％时，判定所述待测品的溶胀性能合格。本发明实施例以m2/m1减去M2/M1的差值不大于5％时，认定为待测品的溶胀性能符合应用要求，可进一步通过后续的拉伸性能测试评估待测品的拉伸收缩性能。当待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1高于标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5％时，说明待测品样本溶胀前后重量差值大，样本对电解液中溶剂吸收量多，样本体积膨胀大，说明粘结剂在热溶胀过程中受电解液溶胀甚至分子间链作用被溶解。
具体地，上述步骤S30中，对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，将溶胀前的所述标准品样本的应力参数标记为A，将溶胀后的所述标准品样本的应力参数标记为B，将溶胀前的所述待测品样本的应力参数标记为a，将溶胀后的所述待测品样本的应力参数标记为b。本发明所述通过对溶胀前后的标准品样本和待测品样本分别进行拉伸测试，通过比较各样本的拉伸测试结果，可判断待测品的拉升收缩性能。
在一些实施例中，对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试的步骤包括：
将溶胀前的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为A1；
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为An；
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数A；
将溶胀后的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为B1；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为Bn；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数B；
将溶胀前的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为a1；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为an；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数a；
将溶胀后的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为b1；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为bn；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数b。
本发明实施例对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，并对应标记第一拉伸应力和第n次拉伸应力，通过比较测试样本第一拉伸应力和第n次拉伸应力的变化，可判断测试样本的拉伸收缩情况，并通过与标准品样本的拉伸测试性能比较，可判断待测品样本的拉伸收缩是否满足应用需求。其中，a、b值越小，说明待测品耐久性越差、循环性能越差，a/A、b/B的比值越小，说明待测品的耐电解液性能越差、存储性能越差。
具体地，上述步骤S50中，根据所述标准品样本溶胀前后的应力参数和所述待测品样本溶胀前后的应力参数，判断所述待测品的拉伸性能。
在一些实施例中，判断所述待测品的拉伸性能的步骤包括：
将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值An/A1标记为应力参数A；
将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值Bn/B1标记为应力参数B；
将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值an/a1标记为应力参数a；
将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值bn/b1标记为应力参数b；
当所述应力参数a与所述应力参数A的差值不大于±1％，所述应力参数b与所述应力参数B的差值不大于±1％时，判定所述待测品的拉伸性能合格。
本发明实施例将所有样本的第n次拉伸应力与自身第一次拉伸应力的比值标记为应力参数，归一化处理拉伸应力，提升不同样本测试结果的可比较性，提升对样本拉伸收缩性能的评估可靠性。本发明实施例以溶胀前的待测品样本应力参数a和标准品样本应力参数A的差值不大于±1％，同时，溶胀后待测品样本应力参数b和标准品样本应力参数B的差值不大于±1％，判定此时的待测品的拉伸性能合格，满足应用需求。当应力参数差值大于±1％时，说明待测品拉伸收缩性能差，容易导致极片在充放电过程中体积发生较大的变化，对极片的膨胀抑制能力差，在循环充放电过程中极片体积膨胀变化大，循环稳定性差。
在一些实施例中，所述拉伸测试的条件包括：以80～120mm/min的速率将样本定向拉伸至形变量为30％～50％。本发明实施例对样本的拉伸测试条件为以80～120mm/min的速率将样本定向拉伸至形变量为30％～50％，该条件充分模拟了现有电池体系在循环充放电过程中可能发生的形变情况，通过对溶胀前后标准品样本和待测品样本进行拉伸测试，评估待测品的拉伸收缩性能、耐久性能，不同粘结剂耐久性不同，长期拉伸收缩时应力保持不同，较差的粘结剂在拉伸收缩后期应力急剧下降，在电池中对负极膨胀能力抑制效果较差，电池的电性能方面则会表现在循环后期负极体积膨胀持续增大，负极片副反应持续增大，从而循环变差。
在一些实施例中，所述第n次拉伸测试中n为200～500。本发明实施例通过对样本拉伸测试200～500次后的应力与第一拉伸测试的应力大小比较，经过200～300次的拉伸测试充分模拟了电池体系中循环充放电过程中的极片的体积变化，通过拉伸前后样本的应力变化情况，可判断样本的拉伸收缩能力。若拉伸测试次数过低，则对样本的拉伸收缩性能评估不全面。
在一些具体实施例中，评估SBR负极粘结剂性能的方法包括步骤：
S10.获取SBR的标准品和待测品，分别将所述标准品和所述待测品在40～80℃的添加下干燥72小时后，制成40*10*2.5mm(长*宽*厚)的哑铃形相同规格的样本，称重，将标准品样本的重量标记为M1，将待测品样本的重量标记为m1；
S20.在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液(电解液体系为电解质锂盐LiPF6浓度1.2mol/L，溶剂为EC：DMC：EMC＝2：7：1)中，在温度为45℃～60℃的条件下溶胀36～60小时，将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2；
S30.对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别以80～120mm/min的速率将样本定向拉伸至形变量为30％，将溶胀前的所述标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值标记为A，将溶胀后的所述标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值标记为B，将溶胀前的所述待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值标记为a，将溶胀后的所述待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值标记为b；
S40.当所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1不高于所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5％时，所述待测品的溶胀性能合格；
S50.当所述应力参数a与所述应力参数A的差值不大于±1％，所述应力参数b与所述应力参数B的差值不大于±1％时，所述待测品的拉伸性能合格；
当所述待测品样本的溶胀性能和拉伸性能均合格时，该待测品即满足应用需求，可应用于实际电池体系中。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例评估负极粘结剂性能的方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
①以索维林公司生成的SBR粘结剂作为待测品1(SBR-1)；以韩松化学公司生成的SBR粘结剂作为待测品2(SBR-2)；以茵地乐公司生成的SBR粘结剂作为待测品3(SBR-3)；以日本JSR公司生成的SBR粘结剂作为标准品(SBR-REF)；
②分别将所述标准品SBR-REF和所述待测品SBR-1～SBR-3，在40～80℃的添加下干燥72小时后，制成40*10*2.5mm(长*宽*厚)的哑铃形相同规格的样本，称重，分别将标准品样本的重量标记为M1，分别将待测品样本的重量标记为m1；
③在密封环境下，将所述标准品SBR-REF和所述待测品SBR-1～SBR-3样本浸没于电解液(电解液体系为电解质锂盐LiPF6浓度1.2mol/L，溶剂为EC：DMC：EMC＝2：7：1)中，在温度为45℃～60℃的条件下溶胀36～60小时，分别将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，分别将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2；
④对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，将溶胀前的所述标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值A300/A1标记为A，将溶胀后的所述标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值B300/B1标记为B，将溶胀前的所述待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值a300/a1标记为a，将溶胀后的所述待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值b300/b1标记为b；
上述步骤中各参数值如下表1所示：
表1
Figure BDA0002435433330000141
由上述测试参数可见，SBR-3溶胀前后的质量比m2/m1不高于所述SBR-REF标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5％，且溶胀前的SBR-3待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值a与SBR-REF标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值A的差值不大于±1％，溶胀后的SBR-3待测品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值b与SBR-REF标准品样本的第300次拉伸应力和第一次拉伸应力的比值B的差值不大于±1％。由此可见，SBR-3为溶胀性能和拉伸性能均合格的样品。
进一步的，为了验证本发明实施例评估负极粘结剂性能的方法的进步性，本发明实施例进行了将实施例1中，标准品SBR-REF和待测品SBR-1～SBR-3粘结剂均应用于实际电池体系，制作成锂离子电池，并对各自电池进行循环充放电，测试对应的高温容量保持率、循环寿命等电化学性能，测试结果如上表1所示。由上述测试结果可知，SBR-3的高温容量保持率、循环寿命等电化学性能与SBR-REF的相当，制备的电池有较好的循环稳定性和容量保持率，验证了本发明实施例1的评估结果，说明本发明实施例提供的评估负极粘结剂性能的方法准确性高，并且操作简便，耗时短，效率高，成本低，适用范围广，应用灵活方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取负极粘结剂的标准品和待测品，分别将所述标准品和所述待测品干燥后制成相同规格的样本，称重，将标准品样本的重量标记为M1，将待测品样本的重量标记为m1；
在密封环境下，将所述标准品样本和所述待测品样本浸没于电解液中进行热溶胀处理，将溶胀后的所述标准品样本的重量标记为M2，将溶胀后的所述待测品样本的重量标记为m2；
对溶胀前后的所述标准品样本和所述待测品样本分别进行拉伸测试，将溶胀前的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为A1；将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为An；将溶胀前的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数A；将溶胀后的所述标准品样本的第一次拉伸应力标记为B1；将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力标记为Bn；将溶胀后的所述标准品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数B；将溶胀前的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为a1；将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为an；将溶胀前的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数a；将溶胀后的所述待测品样本的第一次拉伸应力标记为b1；将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力标记为bn；将溶胀后的所述待测品样本的第n次拉伸应力和第一次拉伸应力之间的比值标记为应力参数b；
根据所述标准品样本溶胀前后的质量和所述待测品样本溶胀前后的质量，判断所述待测品的溶胀性能；
根据所述标准品样本溶胀前后的应力参数和所述待测品样本溶胀前后的应力参数，判断所述待测品的拉伸性能。
2.如权利要求1所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，判断所述待测品的溶胀性能的步骤包括：
根据所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1和所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1，判断所述待测品的溶胀性能。
3.如权利要求2所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，当所述待测品样本溶胀前后的质量比m2/m1不高于所述标准品样本溶胀前后的质量比M2/M1的5%时，判定所述待测品的溶胀性能合格。
4.如权利要求1所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，判断所述待测品的拉伸性能的步骤包括：
当所述应力参数a与所述应力参数A的差值不大于1%，所述应力参数b与所述应力参数B的差值不大于1%时，判定所述待测品的拉伸性能合格。
5.如权利要求1~4任一所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，所述热溶胀处理的条件包括：在温度为45℃~60℃的条件下溶胀36~60小时。
6.如权利要求1~4任一所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，所述拉伸测试的条件包括：以80~120 mm/min的速率将样本定向拉伸至形变量为30%~50%。
7.如权利要求4所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，所述第n次拉伸应力中n为200~500。
8.如权利要求1~4或7任一所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，所述负极粘结剂选自：丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的至少一种。
9.如权利要求8所述的评估负极粘结剂性能的方法，其特征在于，所述标准品和所述待测品为同种类型但不同规格的负极粘结剂；和/或，
所述电解液中溶剂采用两种以上的混合溶剂。
CN202010250852.1A 2020-04-01 2020-04-01 评估负极粘结剂性能的方法 Active CN111579412B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010250852.1A CN111579412B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 评估负极粘结剂性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010250852.1A CN111579412B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 评估负极粘结剂性能的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111579412A CN111579412A (zh) 2020-08-25
CN111579412B true CN111579412B (zh) 2022-06-03

Family

ID=72117479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010250852.1A Active CN111579412B (zh) 2020-04-01 2020-04-01 评估负极粘结剂性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111579412B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112304760B (zh) * 2020-10-30 2022-12-16 广西玉柴机器股份有限公司 一种评估非金属垫片拉伸强度的方法
CN114646731B (zh) * 2022-03-10 2023-10-20 欣旺达动力科技股份有限公司 一种电池极片不可逆膨胀的分解方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443892A (zh) * 2018-09-26 2019-03-08 上海海隆石油管材研究所 快速评价油井管抗硫化物应力腐蚀开裂性能的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196713A (ja) * 1987-02-04 1988-08-15 Toyobo Co Ltd 高強度高弾性率ポリエステル繊維の製法
CN106226508B (zh) * 2016-09-26 2018-09-11 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置及测试方法
CN109844984B (zh) * 2016-10-20 2022-05-03 凸版印刷株式会社 蓄电装置用封装材料以及使用其的蓄电装置
CN107860677A (zh) * 2017-10-23 2018-03-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于检测锂电材料溶胀度的测试装置及测试方法
CN108507872A (zh) * 2018-01-25 2018-09-07 深圳市沃特玛电池有限公司 一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法
CN110108591A (zh) * 2019-03-28 2019-08-09 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池负极用sbr吸液性能的评价方法
CN110208134A (zh) * 2019-06-12 2019-09-06 郑州比克电池有限公司 一种电解液在锂离子电池极片上的浸润性的测定评估方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443892A (zh) * 2018-09-26 2019-03-08 上海海隆石油管材研究所 快速评价油井管抗硫化物应力腐蚀开裂性能的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
偏二甲肼对丁苯橡胶拉伸性能影响的研究;黄智勇等;《化学推进剂与高分子材料》;20100925;第8卷(第05期);第44-51页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111579412A (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106680726B (zh) 一种锂离子电池循环性能的检验方法
CN101907688B (zh) 一种锂离子电池电性能一致性的检测方法
CN111579412B (zh) 评估负极粘结剂性能的方法
CN108535659B (zh) 一种锂离子电池循环微观析锂的检测方法
CN109030567B (zh) 一种锂离子电芯内部水含量判别方法
CN107959048A (zh) 一种固态电解质膜胶层及其制备方法和用途
Hu et al. Study on cycle-life prediction model of lithium-ion battery for electric vehicles
CN108008313B (zh) 锂离子电池自放电的筛选方法
CN113188957A (zh) 一种锂离子二次电池电极极片的电解液浸润性的测试方法
CN111551523A (zh) 一种快速评估电池正负极浆料分散性能的方法
Gendensuren et al. Sulfonation of alginate grafted with polyacrylamide as a potential binder for high-capacity Si/C anodes
CN114094043A (zh) 评估锂电池正极材料循环性能的方法
CN112578085A (zh) 一种锂离子电池隔离膜涂层用粘结剂的评价方法
CN110658473B (zh) 一种锂离子电池正极材料存储性能评估方法
CN113358019A (zh) 一种锂离子电池正极材料电化学比表面积的测算方法及其应用
CN110514724B (zh) 一种软包锂离子电容电芯内微水含量的检测方法
CN112578302A (zh) 一种梯次利用动力电池重组方法、系统、设备和存储介质
CN112114260A (zh) 一种锂离子电池单体过充电稳定性的测试及评价方法
CN112557294A (zh) 一种软包电池铝塑膜封装效果的检测方法
CN114608996A (zh) 一种锂离子电池电解液浸润性能的检测方法
CN111430833A (zh) 一种废旧锂电池模块回收再利用的方法
CN116973513A (zh) 一种锰基正极材料的高温存储性能评估方法
CN117740602A (zh) 含paa的电芯、其水分含量测试方法和烘烤方法
CN114323138B (zh) 一种锂离子电池用负极粘结剂动力学性能的快速评测方法
CN115079018A (zh) 一种载人潜器用锂离子电池电性能测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant