一种陶瓷浆料粘附力的测试方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池，尤其是一种陶瓷浆料粘附力的测试方法。

背景技术

锂电池的陶瓷浆料，指的是锂电池极耳外侧的陶瓷隔膜，用于提高锂电池的安全性能，增加极片极耳处的机械强度和绝缘阻抗，在电池耐高温、防穿刺、降低厚度方面都起到重要的作用，是锂电池重要的组成部分，市场上所使用的陶瓷隔膜，是通过与活性物质浆料共同均匀涂覆在极耳两侧的表面，经过干燥等一系列工艺后进行高温浸润处理，辅以人工直接观察涂覆的陶瓷料是否存在翘起、脱落等现象；其不足之处在于，涂覆在极耳位置处陶瓷料宽度较窄，观察难度系数高，特别是涂覆表面的微起皮部分，很难通过肉眼判断，容易引起后续制备的电池的安全性能下降的问题。例如，中国专利文献上公开的陶瓷抗收缩锂电池隔膜，其公开号CN206194837U，包括基膜和两层表面层；所述的基膜依次由聚乙烯高分子膜、聚丙烯高分子膜、聚酰亚胺高分子膜组成；所述的聚乙烯高分子膜、聚丙烯高分子膜和聚酰亚胺高分子膜上都均匀的设有一致的微孔结构；所述的基膜的上表、下表面分别覆盖一层表面层，所述的表面层是由波状结构的亲电解液材料膜、平面结构的陶瓷材料和波状结构的散热材料膜依次交替组成；但是其不足之处在于，没有数值化的数据测试陶瓷电池隔膜的吸附力数值，加工生产过程中存在一定的差异，不能通过有效的手段排除次品。

发明内容

本发明是为了克服现有技术通过肉眼直接观察极耳处涂覆的陶瓷料，容易发生误判，影响电池安全性能的问题，提供一种能反映锂电池极耳陶瓷浆料粘附力直观数据信息，减少误判几率的陶瓷浆料粘附力的测试方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷浆料粘附力的测试方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

第一步，随机取样生产过程中的陶瓷浆料，将陶瓷浆料通过刮涂设备涂覆在用于制作极耳的金属集流体两面；

第二步，将带有涂覆有陶瓷浆料的金属集流体进行干燥处理，至陶瓷浆料内部无水分，形成陶瓷料涂覆层；

第三步，将金属集流体和表面的陶瓷料涂覆层一起放入浸润液中，进行浸润处理；将浸润后的金属集流体沿垂直陶瓷料涂覆层的方向切割取样，取样的宽度为12至17毫米，得到若干样品；

第四步，将取得的若干样品沿长度方向两端夹持在剥离强度测试仪的夹具上，在宽度方向进行剥离强度测试；得到若干陶瓷料涂覆层与金属集流体剥离时的力值数据；

本方案的陶瓷浆料粘附力的测试方法，是将平常难以检测，只能通过肉眼观察的方式检测的极耳外表面陶瓷浆料，在制备过程中进行检测，通过对整块的金属集流体进行取样检测，判断金属集流体外表面的陶瓷料是否具有足够的粘附力，当检测结果陶瓷浆料的粘附力满足要求时，再进行后续的加工；将难以检测的陶瓷涂覆区域的表面状态以精准的数据方式进行表征，降低了检测人员对涂覆材料在集流体表面状态判断失误的几率，保证了后续电池充放电循环过程中的安全性。

作为优选，所述浸润液为锂电池电解液；涂覆有陶瓷浆料的金属集流体工作在锂电池电解液中，在检测前通过锂电池电解液浸润，充分模拟陶瓷浆料在工作时候的状态，再检测浸润后的样品，使得检测的数据更加准确更具有信服力。

作为优选，所述的锂电池电解液温度为60至90摄氏度；涂覆有陶瓷浆料的金属集流体一般工作在60-90摄氏度的锂电池电解液中，在检测前通过锂电池电解液浸润，充分模拟陶瓷浆料在工作时候的状态，再检测浸润后的样品，使得检测的数据更加准确更具有信服力。

作为优选，所述第二步的干燥处理为高温烘干，烘干温度为110至130摄氏度；陶瓷浆料涂抹是为悬浊液，需要先进行干燥后，才能使得陶瓷浆料在金属集流体上形成固定形状的陶瓷料层，为了加快干燥进度，提高后续检测，加工的效率，在110至130摄氏度的温度下对陶瓷浆料进行烘干，在不对样品造成伤害的前提下，对样品进行烘干，提高了检测效率。

作为优选，所述第四步剥离强度测试为180度强度剥离测试；陶瓷料层的特性和PET等膜材料的特性类似，所以使用180度的强度剥离测试，调节参数，从而检测样品的陶瓷料层剥离金属集流体时的力值大小。

所述陶瓷浆料涂覆后，与金属集流体四周边缘有一定间隙；在取样的时候，需要夹持样品的两端，如果夹持在陶瓷料层上，可能会对检测的结果有一定的偏差，所以在涂料时，留有一定间隙，方便夹持，也使得检测结果更加准确。

作为优选，所述第一步涂覆的陶瓷浆料厚度为20至40微米；陶瓷浆料根据使用的环境的不同一般设置20至40微米，通过涂抹装置将陶瓷浆料涂覆在金属集流体表面，使得样品和最后成型的极片使用条件一致，使得检测的数据更加准确更具有信服力。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）不使用肉眼观察，将较难判断的宏观图像信息转换为直观的数据信息；（2）降低误判几率，提高了电池安全性；（3）可以形成数据组，一定程度上指导陶瓷材料的开发和涂覆方法。

附图说明

图1是本发明实施例1陶瓷浆料涂覆的结构示意图；

图2是剥离强度测试样品的结构示意图。

1，金属集流体 ；2，陶瓷料涂覆层；3，金属集流体样品。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明的实施方式进行进一步的说明。

实施例1

如图1所示的实施例1中，一种陶瓷浆料粘附力的测试方法，先将含有陶瓷料的悬浮液取样在金属集流体1上，再通过刮涂设备将含有陶瓷料的悬浮液均匀涂覆在金属集流体上，涂覆的陶瓷浆料厚度为30微米，在120摄氏度的烘烤室内进行烘烤干燥，得到带有陶瓷料涂覆层2的金属集流体；如图2所示，取宽度15毫米的条状样品得到金属集流体样品3，放置在85摄氏度锂电池电解液中，放置三小时后，将样品的上端的金属集流体部分用夹具加紧，下端的内侧的陶瓷料图层面粘贴有双面胶带，双面胶的另一面贴在铁板上，铁板通过夹具夹紧，再用100毫米/分钟的速度慢慢拉动两个夹具，进行180度的剥离强度测试，当陶瓷料涂层从金属集流体上脱落时，记录陶瓷料涂覆层脱离金属集流体时候的力值的数据。

通过相同的方式，在金属集流体的前段，中段和尾断分别取样，并进行180度的剥离强度测试，得到若干个力值数据，选择陶瓷涂料允许的力值为6牛/平方厘米，当所有的力值数据都大于陶瓷涂料允许力值的6牛/平方厘米时，则继续加工带有陶瓷料涂覆层的金属集流体，最终制作成极耳，若存在较多数据不满足剥离强度测试的合理范围内，则重新用刮涂设备涂抹陶瓷浆料并再次检测；将较难判断的宏观图像信息转换为直观的数据信息，降低误判几率，提高了电池安全性；根据每种不同的金属集流体对应的力值数据的对比，以及同种金属集流体不同段的力值数据的对比，形成直观的数学模型，在陶瓷浆料的配置，刮涂设备的改良上起到一定程度上的开发指导作用。