CN207300751U - 电池极片附着力测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池极片附着力测试设备，电池极片的测试领域，该电池极片附着力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。解决现有技术电池极片附着力测试过程无法定量分析的问题，利用该测试设备能够对电池极片的附着力做定量分析。

Description

电池极片附着力测试设备

技术领域

本实用新型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，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池极片附着力测试设备，利用该测试设备能够对电池极片的附着力做定量分析。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种电池极片附着力测试设备，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机构。

进一步的，所述加压装置还包括与所述加压件水平相对设置且用于限定电池极片的位置的挡板，所述挡板与设备支架固定连接。

进一步的，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆与固定于设备支架上的抗压筒配套连接，所述螺旋杆与所述加压件转动连接；

或，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆通过固定于设备支架上的螺母与所述加压件连接；

或，所述驱动机构为液压驱动机构、气动驱动机构或电动驱动机构。

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

进一步的，与所述加压件接触处的所述承载圆筒的侧壁上设有指针，所述指针垂直于加压方向，所述指针的自由端指向的设备支架上设有刻度尺。

进一步的，所述承载圆筒侧壁上设有用于插入电池极片的插入槽，所述插入槽垂直于所述承载圆筒的轴向方向。

进一步的，沿承载圆筒轴向方向，所述插入槽的任一侧设有取样口，所述取样口与所述插入槽贯通。

进一步的，所述承载圆筒的侧壁设有用于与电池极片相接触的测试电极插孔。

进一步的，所述测试电极插孔对称设置于所述承载圆筒侧壁的两侧。

与已有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的测试设备，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实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的测试设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的测试设备中承载圆筒的结构示意图。

图标：10－设备支架；11－刻度尺；12－支撑柱；13－横向连接杆；14－三通；15－水平调节件；20－支撑底座；31－承载圆筒；311－测试电极插孔；312－插入槽；313－取样口；314－观察窗口；315－加压件连接孔；316－指针连接孔；317－底座连接孔；32－指针；33－加压件；34－挡板；35－缓冲件；36－螺旋杆；37－旋转手柄；38－抗压筒。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种电池极片附着力测试设备，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。

本实用新型提供的测试设备，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。

本实用新型中，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。利用加压装置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。

其中，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。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。

本实用新型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。测量装置可以为电压表、电流表、欧姆表或万用表，也可以为集成测试系统。

作为本实用新型优选的实施方式，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机构。

加压时加压件与电池极片接触，驱动机构带动加压件沿加压方向进行往复运动，以实现加压和回位。驱动机构可以为手动驱动机构，也可以为自动驱动机构。当驱动机构采用手动驱动机构(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，此时手动操作螺旋传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。当驱动机构采用自动驱动机构时，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机构电连接，即可实现变形量和电性能参数的自动测量，例如，自动驱动机构为电动驱动机构时，测量装置与电动驱动机构连接，即可得到电动驱动机构的移动行程。

作为本实用新型优选的实施方式，所述加压装置还包括与所述加压件水平相对设置且用于限定电池极片的位置的挡板，所述挡板与设备支架固定连接。此结构中，加压件通过水平移动对电池极片进行加压。

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，所述挡板的表面设有用于限制电池极片位置的第一凹槽。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。第一凹槽的两侧可以设置第一限位块，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。

上述加压件和挡板除了可以水平相对设置外，还可以上下设置，只要能实现固定和挤压功能即可。

作为本实用新型优选的实施方式，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆与固定于设备支架上的抗压筒配套连接，所述螺旋杆与所述加压件转动连接；该结构中，螺旋杆与抗压筒通过螺纹配套连接，抗压筒与设备支架固定连接不动，螺旋杆通过旋动沿加压方向往复运动，螺旋杆与加压件转动连接，从而螺旋杆可以推动加压件运动；

或，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆通过固定于设备支架上的螺母与所述加压件连接；该结构中，螺旋杆的位置固定不变，通过转动螺旋杆带动螺母运动，从而带动加压件沿加压方向往复运动；

或，所述驱动机构为液压驱动机构、气动驱动机构或电动驱动机构。

作为本实用新型优选的实施方式，所述加压装置包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述加压装置包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述承载圆筒为弹性材质的承载圆筒，所述承载圆筒的轴向与加压方法垂直。其中，所述承载圆筒沿轴向方向垂直固定于支撑底座上，所述支撑底座与设备支架固定连接。

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，将电池极片放入插入槽内，并将承载圆筒固定于加压件的侧方，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。

上述挡板固定于设备支架上，与加压件相对设置，承载圆筒固定于挡板与加压件之间，其中用于固定承载圆筒的支撑底座和设备支架为固定连接结构，以便于调整水平位置关系。设备支架包括支撑柱和横向连接杆，支撑柱的底部设置水平调节件，用于调节承载圆筒、加压件和挡板之间的水平位置关系。

驱动机构可以与设备支架固定连接。当螺旋驱动机构中的螺旋杆通过螺母与加压件连接时，螺母与设备支架滑动连接，从而在螺旋杆的带动下向前移动，进而带动加压件往复运动实现挤压和回位的功能。当螺旋杆与所述加压件转动连接时，此时加压件可以与承载圆筒固定连接，转动螺旋杆可以带动加压件前移，当加压结束后靠承载圆筒的弹力使加压件回到初始点。

作为本实用新型优选的实施方式，与所述加压件接触处的所述承载圆筒的侧壁上设有指针，所述指针垂直于加压方向，所述指针的自由端指向的设备支架上设有刻度尺。当承载圆筒受压变形时，指针随承载圆筒的变形而产生移动，指针的自由端指向一刻度值，以便于读取压缩移动距离。

作为本实用新型优选的实施方式，所述承载圆筒侧壁上设有用于插入片状结构电池极片的插入槽，所述插入槽垂直于所述承载圆筒的轴向方向。该承载圆筒的顶端开口便于观察电池极片受压过程中的形变情况。另外，还可以在承载圆筒的侧壁上开设洞口作为观察窗口查看电池极片受压过程中的形变情况。

作为本实用新型优选的实施方式，沿承载圆筒轴向方向，所述插入槽的任一侧设有取样口，所述取样口与所述插入槽贯通，方便取放电池极片。

作为本实用新型优选的实施方式，所述承载圆筒的侧壁设有用于与电池极片相接触的测试电极插孔。可选地，所述测试电极插孔对称设置于所述承载圆筒侧壁的两侧。在承载圆筒的侧壁设置测试电极插孔，当测试时，可以将测试装置的正负极分别插入该测试电极插孔中即可，方便接线。

实施例

如图1和2所示，本实施例是一种电池极片附着力测试设备，包括设备支架10、与设备支架10固定连接的支撑底座20、加压装置和测量装置。本实施例中的测量装置为万用表。

其中，加压装置包括承载圆筒31、安装在承载圆筒31侧壁上的指针32与加压件33以及与加压件33水平相对设置的挡板34，承载圆筒31固定连接于支撑底座20且位于加压件33和挡板34之间。

如图2所示，承载圆筒31的侧壁上设置有测试电极插孔311、插入槽312、取样口313和观察窗口314以及加压件连接孔315、指针连接孔316和底座连接孔317。

测试电极插孔311从承载圆筒31顶端向下延伸至插入槽312处，并且对称分布于取样口313的两侧，观察窗口314与取样口313相对设置。在承载圆筒31侧壁上设置取样口313，同时起到取样与观察内部电池极片变形情况的作用。在测试时，插入槽312、取样口313、观察窗口314以及承载圆筒31顶端的开口都有光线射入，便于操作者及时观察电池极片的变形情况。

使用时，万用表的正负极插入测试电极插孔311中与放置于插入槽312内的电池极片的电极活性材料相接触。

插入槽312设置于承载圆筒31筒身中部，大小为筒身半圆弧。取样口313位于插入槽312的上方，观察窗口314位于取样口313的对面，观察窗口314水平方向90度转角处设置有加压件连接孔315和指针连接孔316，加压件33通过加压件连接孔315与承载圆筒31固定连接，指针32通过指针连接孔316与承载圆筒31固定连接。

底座连接孔317设置于承载圆筒31筒体的下方，可以自由旋转固定于支撑底座20上，承载圆筒31通过底座连接孔317与支撑底座20转动连接。承载圆筒31的顶端开口，便于观察电池极片受压过程中的变形情况。

当加压件33作用于承载圆筒31筒身时，指针32能够沿水平方向移动，指针32自由端指向的设备支架10上设有水平的刻度尺11，刻度尺11上设置有刻度便于记录指针32移动的距离。

继续参照图2，承载圆筒31与加压件33连接的一侧的侧壁比较薄，便于受力变形；承载圆筒31与挡板34接触的一侧的侧壁较厚，不易受力变形。承载圆筒31上端与下端都比较厚，以减少受力变形，把所有的受力区集中在放置电池极片的中部。

继续参照图1，本实施例中的驱动结构为螺纹传动结构，加压件33通过缓冲件35与螺旋杆36转动连接。加压件33与缓冲件35固定连接，缓冲件35与螺旋杆36转动连接，螺旋杆36的另一端连接旋转手柄37。当顺时针转动旋转手柄37时，螺旋杆36推动加压件33向承载圆筒31方向移动并对承载圆筒31施加压力，承载圆筒31与电池极片一同发生形变。当测量结束后逆时针转动旋转手柄37，螺旋杆36施加的压力逐渐减小，加压件33在承载圆筒31的反作用力逐渐回到初始位置。

上述螺旋杆36套设或螺纹连接于抗压筒38内，该抗压筒38与支撑底座20固定连接。该抗压筒38内设有加强筋，因为抗压筒38所受承载圆筒31的反作用力较大，因此设置加强筋可提高抗压筒38的强度与刚度。

本实施例中的设备支架10包括支撑柱12和横向连接杆13，支撑柱12和横向连接杆13之间通过三通14连接，便于加工，且方便更换零件，提高了装置的安装效率。支撑柱12底部和支撑底座20底部分别设置水平调节件15以控制横向连接杆13的水平程度，并调整承载圆筒31、挡板34和加压件33之间的水平位置关系。

使用时，先将电池极片裁切成所需形状，用镊子夹持送入插入槽312，慢慢推入承载圆筒31内部，然后将万用表的正负极表笔插入测试电极插孔311。测试时，首先记录初始状态的指针32所指刻度，然后慢慢摇动旋转手柄37，并观察万用表数值。当万用表数值发生跳动变化时，即可记录刻度尺上指针32所指的刻度，最后将指针32移动的距离作为电池极片的变形量。通过对比不同工艺方案的电池极片的变形量的大小，即可得知工艺方案的优劣程度，据此优化生产工艺。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池极片附着力测试设备，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。

2.根据权利要求1所述的电池极片附着力测试设备，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机构。

3.根据权利要求2所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述加压装置还包括与所述加压件水平相对设置且用于限定电池极片的位置的挡板，所述挡板与设备支架固定连接。

4.根据权利要求2所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆与固定于设备支架上的抗压筒配套连接，所述螺旋杆与所述加压件转动连接；

或，所述驱动机构为螺旋驱动机构，所述螺旋驱动机构包括旋转手柄和与所述旋转手柄连接的螺旋杆，所述螺旋杆通过固定于设备支架上的螺母与所述加压件连接；

或，所述驱动机构为液压驱动机构、气动驱动机构或电动驱动机构。

5.根据权利要求1－4任一项所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述加压装置包括用于放置电池极片的承载圆筒，所述承载圆筒为弹性材质的承载圆筒，所述承载圆筒的轴向与加压方向垂直。

6.根据权利要求5所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，与加压件接触处的所述承载圆筒的侧壁上设有指针，所述指针垂直于加压方向，所述指针的自由端指向的设备支架上设有刻度尺。

7.根据权利要求5所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述承载圆筒侧壁上设有用于插入电池极片的插入槽，所述插入槽垂直于所述承载圆筒的轴向方向。

8.根据权利要求7所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，沿承载圆筒轴向方向，所述插入槽的任一侧设有取样口，所述取样口与所述插入槽贯通。

9.根据权利要求5所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述承载圆筒的侧壁设有用于与电池极片相接触的测试电极插孔。

10.根据权利要求9所述的电池极片附着力测试设备，其特征在于，所述测试电极插孔对称设置于所述承载圆筒侧壁的两侧。