CN114113228A - 一种电池极片的涂覆均匀性评估方法 - Google Patents

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齐琼琼
王益
张兴华
魏奕民
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Abstract

本发明公开一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其步骤为：将待测极片放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，通过电极端子向待测极片施加压力并检测待测极片上多个随机位置的测试电阻，通过多个测试电阻计算待测极片的变异系数COV，当变异系数COV大于预设阈值时，判断该待测极片的涂覆均匀性差。本发明同时对于待测极片的多个随机位置进行测试，最终通过计算获得待测极片的变异系数COV，可以更全面地表征待测极片的涂覆均匀性。

Description

一种电池极片的涂覆均匀性评估方法
技术领域
本发明涉及电池极片质量检测技术领域，特别是指一种电池极片的涂覆均匀性评估方法。
背景技术
锂电行业的飞速发展对锂离子电池倍率性能提出了越来越高的要求。极片作为锂离子电池的一个重要组成部分，极片电阻的大小直接影响着锂离子电池最终的倍率性能，极片电阻的变化也能反映材料的差异以及电芯制作工艺的稳定性。
作为锂离子电池的一个重要组成部分，电池极片的涂覆均匀性一方面影响单体电芯在充放电时的脱嵌锂均匀性、界面膨胀厚度的均匀性，另一方面也会影响批量生产电芯的一致性。所以，如何评估电池极片的涂覆均匀性是亟需解决的问题。
目前表征涂覆均匀性的方法，大多是在涂覆和辊压工序端，采用原位在线激光测厚或者非原位高度规，实现监控极片厚度的均匀性；或者采用极片称重的方法计算压实密度的均匀性。
测量极片厚度和计算压实密度的方法，只能得到极片的厚度和压实密度的数据，但这两个参数无法准确代表极片的涂覆均匀性，更无法与上下层密度等参数相关联，因此在监控工艺稳定性方面有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，用于解决现有技术中无法精确地评估电池极片的涂覆均匀性的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，将待测极片放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，通过电极端子向待测极片施加压力并检测待测极片上多个随机位置的测试电阻，通过多个测试电阻计算待测极片的变异系数COV，当变异系数COV大于预设阈值时，判断该待测极片的涂覆均匀性差。
上述方法的具体步骤为：
步骤一、将待测极片剪切成长方形，放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，分别通过两个电极端子接入电流对待测极片进行激励；
步骤二、开始单点检测，通过两个电极端子向待测极片施压，读取检测数据，通过测量电极端子的截面面积S、极片压缩后的厚度Li、电压Ui、电流Ii，按照公式
Figure BDA0003335498640000021
计算得出待测极片被测位置的测试电阻Ri；
步骤三、对待测极片共选取n个随机位置分别进行单点检测，并按照公式
Figure BDA0003335498640000022
计算待测极片的变异系数COV，其中R是所有测试电阻Ri的均值；变异系数COV越大说明不同被测位置的极片电阻差异越大，当变异系数COV大于预设阈值时，判定待测极片的涂覆均匀性差。
所述步骤一中，极片电阻仪的两个电极端子使用开尔文四线法连接。
所述步骤一中，极片电阻仪的电极端子采用圆盘端子。
所述步骤三中，变异系数COV的预设阈值为14％。
所述步骤三中，更改为按照公式
Figure BDA0003335498640000023
计算待测极片的变异系数COV，Rc为空样测试得到的端子电阻。
采用上述技术方案后，本发明在测试过程中通过向待测极片施加压力，使得待测极片与电极端子的接触更为紧密，从而减小了接触电阻和电极材料颗粒的空间，缩短或产生新的电子传输路径，可以得到一个相对稳定的测试结果；同时，对于待测极片的多个随机位置进行测试，最终通过计算获得待测极片的变异系数COV，可以更全面地表征待测极片的涂覆均匀性。
附图说明
图1为本发明具体实施例的电路图；
图2为本发明具体实施例的数据表。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明认为极片电阻作为电池极片的一个重要电学性能，它会受极片厚度、极片配方、极片孔隙率等诸多因素影响，因此电池极片不同位置的电阻差异可以更加全面地表征电池极片的涂覆均匀性。但是传统的电阻测试方法难以提供具有可靠性和一致性的电阻数据，比如容易忽略部分涂层的电阻贡献，一般不能将极片电阻直接用于表征电池极片的涂覆均匀性。但是对于极片电阻仪，可以获得稳定可靠的测试结果来表征电池极片的涂覆均匀性。因而，本发明采用极片电阻仪作为测试设备。
本发明为一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，将待测极片放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，通过电极端子向待测极片施加压力并检测待测极片上多个随机位置的测试电阻，通过多个测试电阻计算待测极片的变异系数COV，当变异系数COV大于预设阈值时，判断该待测极片的涂覆均匀性差。
在具体实施时，本发明包括以下步骤：
步骤一、将待测极片剪切成长方形(例如尺寸为5cm×10cm)，放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，参考图1所示，两个电极端子使用开尔文四线法连接，分别通过两个电极端子接入电流对待测极片进行激励；在极片电阻仪的软件上设置测试压强(例如25Mpa)、保压时间参数(例如25s)。
步骤二、开始单点检测，通过两个电极端子向待测极片施压，读取检测数据，通过测量电极端子的截面面积S、极片压缩后的厚度Li、电压Ui、电流Ii，按照公式
Figure BDA0003335498640000041
计算得出待测极片被测位置的测试电阻Ri，并做记录。
加载压力可使得待测极片与电极端子的接触面更为紧密，从而减少接触电阻，此外减小了电极材料颗粒的空间，缩短或产生了新的电子传输路径，从而可以得到一个相对稳定的测试结果。
步骤三、对待测极片共选取n个随机位置分别进行单点检测，并按照公式
Figure BDA0003335498640000042
计算待测极片的变异系数COV，其中n是测试数量，Ri是被测位置的测试电阻，
Figure BDA0003335498640000043
是所有测试电阻Ri的均值；变异系数COV越大说明不同被测位置的极片电阻差异越大，当变异系数COV大于预设阈值时，判定待测极片的涂覆均匀性差。
上述步骤一中，极片电阻仪的电极端子采用圆盘端子，保证与待测极片有相对大的接触面积，从而确保检测精度。
上述步骤二中，被测位置的测试电阻Ri实际包含了端子电阻、端子与涂层的接触电阻、涂层电阻、涂层与集流体的接触电阻、集流体电阻，通过空样测试得出端子电阻Rc，则待测极片厚度方向的整体电阻为测试电阻Ri减去端子电阻Rc，可以保证测试结果更加准确，即变异系数COV的计算公式可优化为
Figure BDA0003335498640000044
上述步骤三中，变异系数COV的预设阈值为14％。
参考图2所示，为本发明具体实施例的实验数据，△符号的代表被测样品的变异系数COV，从图中可以看出样品1的变异系数COV明显大于样品2的变异系数COV且超出14％，说明样品1的涂覆均匀性较差、样品2的涂覆均匀性较好。
在实际应用中，可以通过制定合格批次的电阻规格范围来快速评估锂离子电池工艺稳定性，提前识别异常极片，避免不良极片流入下一工序，节约生产成本，加快生产和研发进度；通过极片电阻值，可以优化活性材料、极片配方、工艺参数；同时，可以助力研发人员进行锂离子电池失效分析，快速定位失效关键点。
通过上述方案，本发明在测试过程中通过向待测极片施加压力，使得待测极片与电极端子的接触更为紧密，从而减小了接触电阻和电极材料颗粒的空间，缩短或产生新的电子传输路径，可以得到一个相对稳定的测试结果；同时，对于待测极片的多个随机位置进行单点检测，最终通过计算获得待测极片的变异系数COV，可以更全面地表征待测极片的涂覆均匀性。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于：
将待测极片放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，通过电极端子向待测极片施加压力并检测待测极片上多个随机位置的测试电阻，通过多个测试电阻计算待测极片的变异系数COV，当变异系数COV大于预设阈值时，判断该待测极片的涂覆均匀性差。
2.如权利要求1所述的一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将待测极片剪切成长方形，放置于极片电阻仪的两个电极端子之间，分别通过两个电极端子接入电流对待测极片进行激励；
步骤二、开始单点检测，通过两个电极端子向待测极片施压，读取检测数据，通过测量电极端子的截面面积S、极片压缩后的厚度Li、电压Ui、电流Ii，按照公式
Figure FDA0003335498630000011
计算得出待测极片被测位置的测试电阻Ri；
步骤三、对待测极片共选取n个随机位置分别进行单点检测，并按照公式
Figure FDA0003335498630000012
计算待测极片的变异系数COV，其中
Figure FDA0003335498630000013
是所有测试电阻Ri的均值；变异系数COV越大说明不同被测位置的极片电阻差异越大，当变异系数COV大于预设阈值时，判定待测极片的涂覆均匀性差。
3.如权利要求2所述的一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于：
所述步骤一中，极片电阻仪的两个电极端子使用开尔文四线法连接。
4.如权利要求2所述的一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于：
所述步骤一中，极片电阻仪的电极端子采用圆盘端子。
5.如权利要求2所述的一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于：
所述步骤三中，变异系数COV的预设阈值为14％。
6.如权利要求2所述的一种电池极片的涂覆均匀性评估方法，其特征在于：
所述步骤三中，按照公式
Figure FDA0003335498630000021
计算待测极片的变异系数COV，Rc为空样测试得到的端子电阻。
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