专利名称：：一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法
技术领域：
：本发明是关于一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法。
背景技术：
：锂离子电池的极片包括集流体以及涂覆和/或填充于集流体上的活性材料层，极片的粘结强度包括两个方面，即，活性材料层与集流体之间的粘结强度，以及活性材料层中颗粒的粘结强度。极片的粘结强度低会导致极片在加工过程中以及在制成电池后的充放电循环中发生掉料的情况。掉料的情况同样分为两种情形，一种是活性材料层与集流体之间脱离，另一种是活性材料层中颗粒的脱离。极片发生掉料会使敷料重量减少，进而降低电池容量并使循环性能变差，縮短电池的使用寿命。因此，对极片粘结强度的测试是电池生产中非常重要的环节。目前常用的测试极片粘结强度的方法基本上都只能检测活性材料层与集流体之间的粘结强度，而无法测定活性材料层中颗粒的粘结强度。例如，CN1995965A中公开了一种测定极片敷料强度的方法，该方法用极片的掉料量表示极片敷料强度，其中，该方法使用超声波对极片进行振荡，使极片掉料。该方法通过使用超声波对极片进行振荡，使极片的活性材料层与集流体脱离，通过极片的掉料量表示极片敷料强度，该方法的缺点在于也只能测定活性材料层与集流体之间的粘结强度，而无法检测活性材料层中活性颗粒的粘结强度。因此，开发一种能够测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法成为迫切需要解决的问题。
发明内容本发明的目的是为了提供一种能够测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法。本发明提供了一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法，其中，该方法包括对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，通过恒定摩擦条件下的掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度。本发明提供的测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法中，通过对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，用掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度，该方法简便易行，而且准确度高，解决了对极片活性材料层颗粒的粘结强度进行检测的问题。具体实施例方式本发明提供了一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法，其中，该方法包括对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，通过恒定摩擦条件下的掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度。在本发明提供的方法中，通过对极片活性材料层进行摩擦，使活性材料层掉料。本发明对摩擦的方式没有特别的限制，只要能够达到使活性材料层掉料的目的即可。例如，可以通过使用摩擦设备对活性材料层进行摩擦来实现使活性材料层掉料的目的。所述摩擦的条件和设备没有特别的限制，只要能够达到使活性材料层掉料的目的即可，例如，可以使用美国TABER公司生产的5131/5151型磨耗试验机对活性材料层进行摩擦，所述摩擦的条件包括摩擦力可以为1-100牛顿，摩擦的总面积可以为100-1500平方厘米，所述摩擦的总面积指与极片活性材料层发生摩擦的摩擦界面在极片活性材料层上经过的总面积，优选情况下，所述摩擦界面的表面积与极片活性材料层的表面积的比值为1:2-5。所述摩擦的程度没有特别的限制，只要能够使活性材料层掉料即可，但优选情况下，所述摩擦不使极片中与活性材料层接触的集流体表面暴露。根据本发明，该方法还包括在对极片进行摩擦之前和之后，分别对极片进行称重的步骤。所述极片可以使用市售的各种极片，也可以使用本领域公知的方法制备得到。其中，该方法还包括对极片活性材料层进行摩擦前和对极片活性材料层进行摩擦后，分别将极片称重，分别得到摩擦前的极片重量W,和摩擦后的极片重量W2，所述掉料量为W^—W2，以极片掉料量来表示极片活性材料层颗粒的粘结强度。在恒定的摩擦条件下，极片掉料量越多，则说明极片活性材料层颗粒的粘结强度越低；极片的掉料量越少，则说明极片活性材料层颗粒的粘结强度越高。优选情况下，该方法还包括去除吸附在极片活性材料层上因摩擦而产生的掉料，这样可以避免掉料粘附在极片上而导致的掉料量计算的误差，所述对摩擦产生的掉料进行去除的方法没有特别的限制，只要能够实现对摩擦产生的掉料进行去除的目的即可，优选情况下，可以通过抽真空法去除吸附在极片活性材料层上因摩擦而产生的掉料。所述通过抽真空去除摩擦产生的掉料的设备没有特别的限制，例如可以使用真空吸尘器来实现，所述真空吸尘器可以通过仪器供应商购买得到，例如TABER磨耗试验机原配的抽真空装置，由Shop-Vac公司生产的127788型真空吸尘器。下面通过实施例来更详细地描述本发明。实施例1实施例1制备用于测定活性材料层颗粒的粘结强度的负极极片。将l.O重量份的羧甲基纤维素钠(CMC)溶解于110重量份的去离子水5中，再将100重量份负极活性物质天然石墨加入到该溶液中，充分混匀，最后加入3.0重量份的丁苯橡胶(SBR)乳液制成浆料。将该浆料均匀地涂布于0.016毫米的铜箔两面，于12(TC下干燥，辊压之后得到实验负极片。实施例2-5实施例2-5制备用于测定活性材料层颗粒的粘结强度的负极极片。按照与实施例l相同的方法制得实验负极极片，不同的是，天然石墨、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与去离子水的重量比分别为100:1.5:3.0:110;100:2.0:3.0:110;100:2.5:3.0:110和100:3.0:3.0:110。实施例6实施例6制备用于测定活性材料层颗粒的粘结强度的正极极片。将100重量份LiCo02、2.0重量份粘合剂聚偏二氟乙烯(PVDF)、4.5重量份导电剂乙炔黑加入到70重量份N-甲基吡咯垸酮(NMP)中，然后在真空搅拌机中搅拌形成均匀的正极浆料。将该浆料均匀地涂布于0.016毫米的铝箔两侧，然后12(TC烘干、辊压之后制成实验正极片。实施例7-10实施例7-10制备用于测定活性材料层颗粒的粘结强度的正极极片。按照与实施例6相同的方法制得实验正极极片，不同的是，LiCo02、PVDF、乙炔黑与NMP的重量比分别为100:2.5:4.5:70;100:3.0:4.5:70;100:3.5:4.5:70和100:4.0:4.5:70。实施例11-15实施例11-15用于说明本发明提供的测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法。按照如下步骤分别测定实施例1-5制备的负极极片活性材料层颗粒之间的粘结强度分别将实施例1-5制备的负极极片剪裁成磨耗试验机(美国TABER公司，5131/5151)的可测试圆片(直径为11.5厘米)，并使用电子天平(Sartorius，BS124S)称重得到M!;通过磨耗试验机(美国TABER公司，5131/5151)对经过剪裁的负极片活性材料层进行摩擦，并且使用真空吸尘器(Shop-vac，127788)去除掉料，该磨耗机的摩擦界面为砂纸带(CAM，2500目)，摩擦的条件包括摩擦力为4牛顿，摩擦的总面积为1275平方厘米(42.5平方厘米X30圈)，摩擦界面的表面积与极片活性材料层的表面积的比值为1:2.44;摩擦后极片中与活性材料层接触的集流体表面并未暴露出；摩擦结束后，对极片进行称重得到M2;计算极片的掉料量M掉料=M,—M2。结果如表1所示。实施例16-20实施例16-20用于说明本发明提供的测定极片活性材料层颗粒与颗粒之间的粘结强度的方法。按照与实施例11-15相同的方法，分别测定实施例6-10制备的正极极片的掉料量，不同在于摩擦的条件包括摩擦力为90牛顿，摩擦的总面积为225平方厘米(25.5平方厘米X10圈)，摩擦界面的表面积与极片活性材料层的表面积的比值为l:4.07，结果如表2所示。实施例21-25将LiPF6与碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配制成LiPF6浓度为1.0摩尔/升的电解液溶液(其中，EC与DEC的体积比为1:1)。将实施例6得到7的正极极片、隔膜层、实施例l-5得到的负极极片依次用巻绕机层叠巻绕成涡巻状的电极组，将得到的电极组放入一端开口的电池壳中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水电解液，密封后制成锂离子电池Al-A5。制得的锂离子电池Al-A5的负极分别为实施例1-5得到的负极极片，正极为实施例6得到的正极极片。按照下述方法对上述得到的锂离子电池Al-A5进行充放电循环测试，结果如表1所示。以所得容量保持率为依据对本发明提供的测定方法进行评判。循环测试方法电池以1C电流充电至4.2￥，在电压升至4.2V后以恒定电压充电，截至电流为0.05C，然后以1C恒流放电至3.0V。电池进行IOO次循环后，得到IOO次循环与首次循环的容量比率即为电池的容量保持率。实施例26-30将LiPF6与碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配制成LiPF6浓度为1.0摩尔/升的电解液溶液(其中，EC与DEC的体积比为1:1)。将实施例6-10得到的正极极片、隔膜层、实施例1得到的负极极片依次用巻绕机层叠巻绕成涡巻状的电极组，将得到的电极组放入一端开口的电池壳中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水电解液，密封后制成锂离子电池A6-A10。制得的锂离子电池A6-A10的负极为实施例1得到的负极极片，正极分别为实施例6-10得到的正极极片。按照与实施例21-25相同的方法对上述得到的锂离子电池A6-A10进行充放电循环测试，结果如表2所示。以所得容量保持率为依据对本发明提供的测定方法进行评判。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根据表1和表2所示的测试结果可以看出，采用发明提供的测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法测得的活性材料层颗粒的粘结强度结果与电池的循环容量保持率的结果一致，由此可见，本发明提供的方法准确度高，而且从检测过程来看，本发明提供的方法简便易行，解决了对极片活性材料层颗粒的粘结强度进行检测的问题。权利要求1、一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法，其特征在于，该方法包括对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，通过恒定摩擦条件下的掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度。2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述摩擦不使极片中与活性材料层接触的集流体表面暴露。3、根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述摩擦的条件包括摩擦力为1-100牛顿，摩擦的总面积为100-1500平方厘米，所述摩擦的总面积指与极片活性材料层发生摩擦的摩擦界面在极片活性材料层上经过的总面积。4、根据权利要求3所述的方法，其中，所述摩擦界面的表面积与极片活性材料层的表面积的比值为1:2-5。5、根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括对极片活性材料层进行摩擦前和对极片活性材料层进行摩擦后，分别将极片称重，分别得到摩擦前的极片重量W,和摩擦后的极片重量W2，所述掉料量为W,—W2。6、根据权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括去除吸附在极片活性材料层上因摩擦而产生的掉料。7、根据权利要求6所述的方法，其中，通过抽真空法去除吸附在极片活性材料层上因摩擦而产生的掉料。全文摘要本发明提供了一种测定极片活性材料层颗粒的粘结强度的方法，其中，该方法包括对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，通过恒定摩擦条件下的掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度。本发明提供的方法中，通过对极片活性材料层进行摩擦使活性材料层掉料，用掉料量表示极片活性材料层颗粒的粘结强度，该方法简便易行，而且准确度高，解决了对极片活性材料层颗粒的粘结强度进行检测的问题。文档编号G01N19/00GK101581658SQ20081009795公开日2009年11月18日申请日期2008年5月16日优先权日2008年5月16日发明者刁家喜,峰刘,王炜娜,磊赵申请人:比亚迪股份有限公司