CN112881284A - 一种锂离子电池极片剥离力测试方法 - Google Patents

一种锂离子电池极片剥离力测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种锂离子电池极片剥离力测试方法，通过卷绕装置将极片定型，使极片成为J型结构包括依次相连的短部、弯折部和长部，所述短部和长部相互平行；将极片的短部固定在剥离力的测试板上，极片的长部端头处固定拉力机测试端头，通过弯折部保持测试板与拉力机测试端头间具有一定距离a；从而对极片进行剥离力的测试。本发明提出的方法能够有效降低因极片弯折处产生的干扰造成极片剥离力测试不准确等外界因素干扰，能够精确的对极片的剥离力进行测试；可有效测定极片的剥离力，测试一次成功率高于95％，无需多次测试，经过多次重复验证，测试数据一致性高，测试数据可靠；测试过程简单，耗费成本低。

Description

一种锂离子电池极片剥离力测试方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池极片剥离力测试方法。
背景技术
锂离子电池是由正负极片和隔膜通过卷绕或者叠片等方式组装成裸体电芯，装入壳体，注入电解液后得到的。正负极极片是由活性物质、粘结剂、导电剂通过匀浆、涂覆得到的，其中粘结剂的作用就是将活性材料、导电剂与箔材相互粘结在一起。对极片进行剥离力测试，是检测极片粘结力的一种方式，剥离力是检验评估粘结剂性能的一种指标。
现有多是采用180°和90°的方式对极片的剥离力进行检测，直接平直检测或将极片弯折后检测。极片弯折后检测极片的剥离力时，容易将极片拉动形成对折现象，此时拉力机反馈的拉力就不是极片剥离力，而是极片的内聚力，且内聚力远大于剥离力，造成测试不准确；且这种测试方法的测量数据重现性很差，多次测量的数据差异性大，测量可靠性差。平直检测剥离力测试方法，需使用专用的工夹具，且工夹具较昂贵。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种锂离子电池极片剥离力测试方法，能够精确的对极片的剥离力进行测试；可有效测定极片的剥离力，测试一次成功率高，测试数据可靠；测试过程简单，耗费成本低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锂离子电池极片剥离力测试方法，包括步骤：
S10,使用极片裁剪设备裁切所需极片；
S20,所述极片通过卷绕装置定型，将极片定型成J型结构，所述J型结构包括依次相连的短部、弯折部和长部，所述短部和长部相互平行；
S30,将极片的短部固定在剥离力的测试板上，极片的长部端头处固定拉力机测试端头，通过弯折部保持测试板与拉力机测试端头间在水平方向上具有一个固定距离a；
S40,通过拉力机拉动极片，测试极片剥离力。
进一步的是，通过极片裁剪设备裁切的极片形状为两端宽中间窄的工字型片状结构，工字型片状结构包括两端的定位区和中段的测试区。有利于两端固定，同时不会影响中段测试区卷绕成型，提高测试稳定性和准确度。
进一步的是，所述极片裁剪设备包括基座、刀模、压板和液压杆，在所述基座上设置有刀模，所述基座通过液压杆连接压板；将待剪裁的极片放置在刀模上，压板通过液压杆向下运动压合在刀模上，得到所需极片。
进一步的是，所述卷绕装置的收卷张力为5-50N，并固定保持5-30min，使极片定型。收卷张力为5-50N：主要是保证极片能够处于一定张力，在放松后仍能够处于一种卷曲的状态；同时张力不能过大，会将极片拉成塑性形变或拉断裂；固定时间5-30min：保证极片能够在装置上形成有效弯曲状态，实现曲率不变，同时考虑测试制样时间及装置使用周期，设置时间不宜过长。有利于后期测试时，极片一直处于一定卷曲幅度，同时可保证测试距离a不变化。
进一步的是，所述卷绕装置包括底座、导轨、恒定张力器、支杆、支架、卷绕杆、卷筒、卷绕动力装置、极片牵引线和极片连线夹；在所述底座上设置有导轨，在所述导轨的一端处的底座上设置有支架，在所述支架上设置有卷绕杆且卷绕杆的两端与支架转动连接，卷绕杆上套有卷筒，极片的一端连接在卷筒上，卷绕动力装置驱动卷绕杆转动；在所述导轨上滑动连接支杆的底端，所述支杆的顶端连接极片牵引线的一端，极片牵引线的另一端通过极片连线夹连接极片的另一端，所述支架通过恒定张力器固定支杆位置。
进一步的是，采用双面胶将极片的短部黏附在测试板上。
进一步的是，所述极片短部的黏附长度需大于40mm。拉力机设备有效运行里程为0-400mm，而拉力计算有效里程为20mm-40mm,即设置极片粘附长度大于40mm。
进一步的是，通过拉力机拉动极片时拉力机的运动速度为0.2～1mm/s，使极片一直保持相对应的曲率不变。此参数设置需考虑拉力机最小运行速度，同时需考虑在运行里程内，数据采样数量能够得到足够量用来分析，综合选取此参数。
采用本技术方案的有益效果：
本发明通过卷绕装置将极片定型，使极片成为J型结构包括依次相连的短部、弯折部和长部，所述短部和长部相互平行；将极片的短部固定在剥离力的测试板上，极片的长部端头处固定拉力机测试端头，通过弯折部保持测试板与拉力机测试端头间具有一定距离a；从而对极片进行剥离力的测试。能够改善在现有拉力测试方式时，极片被拉动形成对折现象，无法有效测试极片的剥离力的问题。本发明提出的方法能够有效降低因极片弯折处产生的干扰造成极片剥离力测试不准确等外界因素干扰，能够精确的对极片的剥离力进行测试；可有效测定极片的剥离力，测试一次成功率高于95％，无需多次测试，经过多次重复验证，测试数据一致性高，测试数据可靠；测试过程简单，耗费成本低。
附图说明
图1为本发明的一种锂离子电池极片剥离力测试方法流程示意图；
图2为本发明实施例中一种锂离子电池极片剥离力测试的设备安装结构示意图；
图3为本发明实施例中剪切后极片的结构示意图；
图4为本发明实施例中卷绕后极片的结构示意图；
图5为本发明实施例中极片裁剪设备的结构示意图；
图6为本发明实施例中卷绕装置的结构示意图；
图7为本发明和现有技术的测试结果对比图；
其中，1是极片，2是测试板，3是拉力机，4是双面胶，11是定位区，12是测试区，13是短部，14是弯折部，15是长部，51是基座，52是刀模，53是压板，54是液压杆，61是底座，62是导轨，63是恒定张力器，64是支杆，65是支架，66是卷绕杆，67是卷筒，68是卷绕动力装置，69是极片牵引线，60是极片连线夹。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1-2所示，本发明提出了一种锂离子电池极片剥离力测试方法，包括步骤：
S10,使用极片裁剪设备裁切所需极片1；
S20,如图4所示，所述极片1通过卷绕装置定型，将极片1定型成J型结构，所述J型结构包括依次相连的短部13、弯折部14和长部15，所述短部13和长部15相互平行；
S30,将极片1的短部13固定在剥离力的测试板2上，极片1的长部15端头处固定拉力机3测试端头，通过弯折部14保持测试板2与拉力机3测试端头间在水平方向上具有一个固定距离a；
S40,通过拉力机3拉动极片1，测试极片1剥离力。
作为上述实施例的优化方案1，如图3所示，通过极片裁剪设备裁切的极片1形状为两端宽中间窄的工字型片状结构，工字型片状结构包括两端的定位区11和中段的测试区12。有利于两端固定，同时不会影响中段测试区12卷绕成型，提高测试稳定性和准确度。
作为上述实施例的优化方案2，如图5所示，所述极片裁剪设备包括基座51、刀模52、压板53和液压杆54，在所述基座51上设置有刀模52，所述基座51通过液压杆54连接压板53；将待剪裁的极片放置在刀模52上，压板53通过液压杆54向下运动压合在刀模52上，得到所需极片1。
作为上述实施例的优化方案3，所述卷绕装置的收卷张力为5-50N，并固定保持5-30min，使极片1定型。收卷张力为5-50N：主要是保证极片1能够处于一定张力，在放松后仍能够处于一种卷曲的状态；同时张力不能过大，会将极片1拉成塑性形变或拉断裂；固定时间5-30min：保证极片1能够在装置上形成有效弯曲状态，实现曲率不变，同时考虑测试制样时间及装置使用周期，设置时间不宜过长。有利于后期测试时，极片1一直处于一定卷曲幅度，同时可保证测试距离a不变化。
如图6所示，所述卷绕装置包括底座61、导轨62、恒定张力器63、支杆64、支架65、卷绕杆66、卷筒67、卷绕动力装置68、极片牵引线69和极片连线夹60；在所述底座61上设置有导轨62，在所述导轨62的一端处的底座61上设置有支架65，在所述支架65上设置有卷绕杆66且卷绕杆66的两端与支架65转动连接，卷绕杆66上套有卷筒67，极片1的一端连接在卷筒67上，卷绕动力装置68驱动卷绕杆66转动；在所述导轨62上滑动连接支杆64的底端，所述支杆64的顶端连接极片牵引线69的一端，极片牵引线69的另一端通过极片连线夹60连接极片1的另一端，所述支架65通过恒定张力器63固定支杆64位置。卷绕动力装置68可采用伺服电机和加速器配合。
作为上述实施例的优化方案4，采用双面胶4将极片1的短部13黏附在测试板2上。
所述极片1短部13的黏附长度需大于40mm。拉力机3设备有效运行里程为0-400mm，而拉力计算有效里程为20mm-40mm,即设置极片1粘附长度大于40mm。
作为上述实施例的优化方案5，通过拉力机3拉动极片1时拉力机3的运动速度为0.2～1mm/s，使极片1一直保持相对应的曲率不变。此参数设置需考虑拉力机3最小运行速度，同时需考虑在运行里程内，数据采样数量能够得到足够量用来分析，综合选取此参数。
如图7所示，利用相同的样品进行测试，可以看出本发明所提出的的方法的测试结果较均一，测试数据可靠性较高；而现有技术方法弯折测试结果普遍偏高，且数据波动性较大，可靠性较差，不利于对剥离力进行分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，包括步骤：
S10,使用极片裁剪设备裁切所需极片(1)；
S20,所述极片(1)通过卷绕装置定型，将极片(1)定型成J型结构，所述J型结构包括依次相连的短部(13)、弯折部(14)和长部(15)，所述短部(13)和长部(15)相互平行；
S30,将极片(1)的短部(13)固定在剥离力的测试板(2)上，极片(1)的长部(15)端头处固定拉力机(3)测试端头，通过弯折部(14)保持测试板(2)与拉力机(3)测试端头间在水平方向上具有一个固定距离a；
S40,通过拉力机(3)拉动极片(1)，测试极片(1)剥离力。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，通过极片裁剪设备裁切的极片(1)形状为两端宽中间窄的工字型片状结构，工字型片状结构包括两端的定位区(11)和中段的测试区(12)。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，所述极片裁剪设备包括基座(51)、刀模(52)、压板(53)和液压杆(54)，在所述基座(51)上设置有刀模(52)，所述基座(51)通过液压杆(54)连接压板(53)；将待剪裁的极片放置在刀模(52)上，压板(53)通过液压杆(54)向下运动压合在刀模(52)上，得到所需极片(1)。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，所述卷绕装置的收卷张力为5-50N，并固定保持5-30min，使极片(1)定型。
5.根据权利要求1或4所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，所述卷绕装置包括底座(61)、导轨(62)、恒定张力器(63)、支杆(64)、支架(65)、卷绕杆(66)、卷筒(67)、卷绕动力装置(68)、极片牵引线(69)和极片连线夹(60)；在所述底座(61)上设置有导轨(62)，在所述导轨(62)的一端处的底座(61)上设置有支架(65)，在所述支架(65)上设置有卷绕杆(66)且卷绕杆(66)的两端与支架(65)转动连接，卷绕杆(66)上套有卷筒(67)，极片(1)的一端连接在卷筒(67)上，卷绕动力装置(68)驱动卷绕杆(66)转动；在所述导轨(62)上滑动连接支杆(64)的底端，所述支杆(64)的顶端连接极片牵引线(69)的一端，极片牵引线(69)的另一端通过极片连线夹(60)连接极片(1)的另一端，所述支架(65)通过恒定张力器(63)固定支杆(64)位置。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，采用双面胶(4)将极片(1)的短部(13)黏附在测试板(2)上。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，所述极片(1)短部(13)的黏附长度需大于40mm。
8.据权利要求1所述的一种锂离子电池极片剥离力测试方法，其特征在于，通过拉力机(3)拉动极片(1)时拉力机(3)的运动速度为0.2～1mm/s。
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