一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法

技术领域

本发明属于锂离子电池极片技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法。

背景技术

锂离子电池在充放电过程中，负极片会发生膨胀，体积变化较大，可能会导致负极片发生脱落，所以负极片的内聚力很重要。

现有技术中负极片内聚力的测试方法：一般是将一个胶带贴在极片表面，然后压一下胶带，然后用拉力机拉开胶带，通过拉力来评估极片的内聚力的大小。这种方法是手动贴胶，手动压胶带，测试的波动性太大，无法真实准确的反应极片内聚力。

中国专利CN109994708A中公开了测试极片涂层内聚力的方法，具体是：用双面胶将负极极片的一面粘接在不锈钢板上，负极片的另一面用绿胶粘贴，用拉力机进行测试，将绿胶与负极片表面180度反向剥离，观察绿胶表面，若残留一层完整的负极膜片，则此时测得的力认为是负极片的内聚力；但该测试方法要求所用绿胶粘结性要高于极片真实内聚力，且低于极片与集流体的粘接力，这在实际操作中较难实现，往往绿胶粘接下来的部分是呈岛状分布的非连续的膜片，达不到真实内聚力的程度，而且对于内聚力很大的极片来说，该测试方法尤其不准确。

中国专利CN105203451A公开了一种涂层内聚力的表征方法，具体为：在单面带有涂层的待测试片含有涂层的一面贴装胶带，并预留所述胶带的一端未贴装在所述待测测试片上；固定所述待测试片，利用所述胶带未贴装的一端将所述胶带从所述涂层表面剥离，测定所述胶带从所述涂层表面剥离后的剥离力，利用所述剥离力表征涂层的内聚力值；此表征方法中采用美纹纸胶带测试内聚力，需要满足胶带的粘接性要高于极片真实内聚力，且低于极片与集流体的粘接力，这在实际操作中较难实现，且该专利是通过胶带粘接后，集流体上涂层的残留重量占涂层总重量的占比大小来判断内聚力的大小，但胶粘接下来的部分是呈岛状分布的非连续的膜片，会导致实际测试误差很大。

所以，需要开发一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法，减少人为干扰，减少测试波动性，提高测试稳定性和准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法，能提高测试的稳定性和准确性，方法简单容易操作，且不额外增加成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法，包括以下步骤：

（1）负极片的制备：取辊压后的负极片，将其裁切成一定的尺寸，并称重，记录重量m0；

（2）隔膜的制备：取单面涂胶隔膜，裁切6张相同的尺寸，且保证隔膜的尺寸大于负极片的尺寸；

（3）样品的制备：将负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片；

（4）第一次热压：将步骤（3）样品放置于热压设备内，设定好温度，压力和时间，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片；

（5）第二次热压：将第一次热压后的负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片的，将样品放置于热压设备内，设定好温度，压力和时间，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片；

（6）第三次热压：将第二次热压后的负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片的，将样品放置于热压设备内，设定好温度，压力和时间，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片，并称重，记录重量m3

（7）计算结果：三次热压后，负极片重量减少的比例为（m0- m3）/m0；

（8）评价分析：取不同的负极片，通过上述方法，可得到负极片重量减少的比例，据此评价出各负极片内聚力的大小关系，重量减少的比例更小的，内聚力更大。

优选的，负极片是辊压后的负极片。对比时，可设置基准负极片。评测时，可以评测两种，也可以是多种。

优选的，单面涂胶隔膜的基膜是PE、PP、PE和PP复合膜中的一种。

优选的，单面涂胶隔膜的胶是PVDF、PMMA中的一种

优选的，单面涂胶隔膜的涂覆方式是凹版涂覆

优选的，热压的温度≥90℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.现有技术中的内聚力的测试评价方法，人为测试干扰和波动较大，但本发明的测试方法，方法简单，可大幅度降低人为因素导致的测试波动性，提高测试的稳定性和准确性，且方法简单容易操作。

2. 现有技术中的内聚力的测试评价方法，需要使用拉力机，需要额外采购设备，但本发明的测试方法，可利用研发线现成的热压机，无需额外花钱，不会增加成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种锂离子电池负极片内聚力大小的评价方法，包括以下步骤：

负极片A的测试方法：

（1）负极片的制备：取辊压后的负极片A（负极片A的组成：95%石墨，1.5%炭黑，0.5%CMC和3%水性胶；其中石墨是杉杉的FSN-1，炭黑是特密高的SP，CMC是大赛璐的2200，水性胶是四川茵地乐的LA133），将其裁切成10*10cm的尺寸，并称重，记录重量m0=2597 mg；

（2）隔膜的制备：取16+1（基膜是16μm的PP，一边凹版涂覆1μm的PVDF）的单面涂胶隔膜，裁切6张12*12cm的尺寸，且保证隔膜的尺寸大于负极片的尺寸；

（3）样品的制备：将负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片的；

（4）第一次热压：将样品放置于冷热压设备内，设定温度95℃，压力3000Kgf和时间60s，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片。

（5）第二次热压：将第一次热压后的负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片的，将样品放置于热压设备内，设定温度95℃，压力3000Kgf和时间60s，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片。

（6）第三次热压：将第二次热压后的负极片放在中间，2张隔膜分别放在负极片的上层和下层，且保证负极片完全被隔膜覆盖，且保证隔膜涂胶的一面是朝着负极片的，将样品放置于热压设备内，设定95℃，压力3000Kgf和时间60s，热压结束后，撕开隔膜，取出负极片，并称重，记录重量m3=2320 mg。

（7）计算结果：三次热压后，负极片A重量减少的比例为（m0- m3）/m0=10.7%；

负极片B的测试方法：

取辊压后的负极片B（负极片B的组成：95%石墨，1.5%炭黑，0.5%CMC和3%水性胶；其中石墨是杉杉的FSN-1，炭黑是特密高的SP，CMC是大赛璐的2200，水性胶是四川茵地乐的LA136D），其余方法与条件与负极片A的测试方法相同；可得到负极片B重量减少的比例为7.9%；

（8）评价分析：因为7.9%<10.7%，所以负极片B的内聚力更大。

验证对比：

测试内聚力的验证方法包含以下步骤：

（1）在长方体的聚四氟乙烯的模具（长方体的长宽高分别为20cm、10cm、5cm）中加入0.8Kg固定量负极浆料，100℃下烘烤24h后得到长方体块（长宽分别为20cm、10cm），记为C1；

（2）将C1放置在聚四氟乙烯薄膜上，用尺寸大于C1的压块（压块底部贴上一层聚四氟乙烯薄膜），压住C1，压块重量固定为50Kg，压的时间固定为10分钟，压完后得到的压块，记为C2；

（3）将C2放置在聚四氟乙烯薄膜上，20*10cm的面朝下，用切刀切割压块，切刀的切割方向垂直于20*10cm的面，沿着长方体长度方向，每间隔2cm切割一刀，共计切割9刀，收集切面掉落的粉末以及粘在刀上的粉末，对粉末的总量进行称重；

将负极片A和B，其对应的浆料，按照上述步骤得到粉末总量，分别为50g和30g，因为30＜50g，所以负极片B的内聚力大于负极片A。

验证方法得到的结果与本发明的测试结果是相符合的。

实施例2

制备负极片A’、B’、C’ ，测试方法采用实施例1相同方法，其中：

负极片A’的制备：取辊压后的负极片A’（负极片A’的组成：95%石墨，1.5%炭黑，0.5%CMC和3%水性胶；其中石墨是杉杉的FSN-1，炭黑是特密高的SP，CMC是大赛璐的2200，水性胶是浙江中科立德的NV-1D），将其裁切成10*10cm的尺寸，并称重

负极片B’的制备：取辊压后的负极片B’（负极片B’的组成：95%石墨，1.5%炭黑，0.5%CMC和3%水性胶；其中石墨是杉杉的FSN-1，炭黑是特密高的SP，CMC是大赛璐的2200，水性胶是浙江中科立德的NV-1A），将其裁切成10*10cm的尺寸，并称重

负极片C’ 的制备：取辊压后的负极片C’（负极片C’的组成：95%石墨，1.5%炭黑，0.5%CMC和3%水性胶；其中石墨是杉杉的FSN-1，炭黑是特密高的SP，CMC是大赛璐的2200，水性胶是浙江中科立德的NV-1T），将其裁切成10*10cm的尺寸，并称重.

分别经过三次热压后，重量减少的比例分别为：18.3%、13.2%、7.8%

评价分析可知：负极片采用不同的水性胶，其内聚力不同，负极片A’的内聚力＜负极片B’＜负极片C’ 。

验证对比：

将负极片A’、B’、C’ 其对应的浆料，按照实施例1中验证方法步骤处理，得到粉末总量，分别为82g、66g和35g， 结论：因为82g＞66g＞35g，所以负极片的内聚力A’＜B’＜C’。

验证方法得到的结果与本发明的测试结果是相符合的。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。