一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法与流程

文档序号:14989072发布日期:2018-07-20 21:50阅读:228来源:国知局
本发明涉及锂离子二次电池制造领域,尤其是涉及一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法。
背景技术
:锂离子电池具有重量轻、能量密度高、功率大、无污染、寿命长、自放电小以等突出的优点,是移动设备和汽车动力电源最好的选择,前景十分广阔。锂离子电池极片的电导率直接影响成品电池的阻抗和倍率性能,如果在电芯制成成品前能评估得到极片的电导率值,能有效的防止不良品的产生。同时,锂电池极片一般由活性物质、导电剂和粘结剂分散在溶剂中后涂布烘干得到,导电剂是否均匀的分散到活性物质周围是影响极片一致性的重要因素,通过测量敷料层的电导率,也能反应出导电剂分散的均匀性。但目前公开的极片敷料层的电导率测试方法或者不够精确、或者操作繁琐。如s.l.bewlay等[s.l.bewlay,k.konstantinov,g.x.wang,s.x.dou,h.k.liu,materialsletters58(2004)1788-1791]采用电极四点法测试正极材料电导率不够精确;专利cn104849564a需要将导线固定在载玻片上,然后在载玻片上涂料,此方法不利于涂敷厚度的均匀性,涂层厚度本来就薄,如果涂敷厚度不均匀,对测试结果的影响会很大。技术实现要素:本发明要解决的技术问题在于,提供一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法,该方法包含以下步骤:s1:将混合均匀的锂离子电池浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜上,进行加热烘干以在所述聚丙烯薄膜上形成极片敷料层,两者组成薄膜极片;s2:将所述薄膜极片裁剪成预定尺寸大小的矩形状;s3:用两幅铜条夹具分别固定所述薄膜极片的两端,并分别引出导线连接电阻率测试仪的电压测试端与电流测试端,测得固定电压下通过所述两幅铜条夹具之间的所述薄膜极片的电流值;s4:测量所述极片敷料层的厚度、宽度和长度,根据公式σ=il/us,计算所述极片敷料层的电导率值,其中s为所述极片敷料层厚度与宽度的乘积,i为所述两幅铜条夹具之间的所述薄膜极片的电流值,u为电压值,l为所述极片敷料层长度。优选地,在步骤s3中,从所述第一铜条夹具的第一号螺帽、所述第二铜条夹具的第三号螺帽分别引出两根导线,对接电阻率测试仪电压测试端,从所述第一铜条夹具的第二号螺帽、所述第二铜条夹具的第四号螺帽分别引出另外两根导线,对接所述电阻率测试仪电流测试端。优选地,所述聚丙烯薄膜的厚度为20~200μm。优选地,所述加热烘干的温度为50℃~150℃,所述加热烘干的时间为1min~20min。优选地,所述极片敷料层的宽度为10mm~200mm,所述极片敷料层的长度l为50mm~500mm,所述极片敷料层的厚度为50μm~500μm。优选地,所述导线与所述另外两根导线均为圆形铜线,其直径在0.1mm~0.5mm。优选地,所述第一铜条夹具、所述第二铜条夹具保持平行,所述薄膜极片两边的长度差异在0mm~1mm。实施本发明具有以下有益效果:将锂离子电池浆料涂敷在不导电的聚丙烯薄膜上,既能保证涂敷过程与正常极片涂敷过程工艺的一致性,同时也确保敷料层厚度的均匀性,可以更准确地测量敷料层的电导率,具有操作简单、适用范围广、数据准确等优点。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:图1是本发明一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法的流程图;图2是本发明一种锂离子电池极片敷料层电导率测试方法的工作示意图;附图结构说明:2-聚丙烯薄膜;3-极片敷料层;4-第一铜条夹具;5-第二铜条夹具;6-第一号螺帽;7-第三号螺帽;8-第二号螺帽;9-第四号螺帽;10、11-导线(未示出)。具体实施方式实施例一结合图1图2,将配比为磷酸铁锂:导电剂:粘结剂:溶剂=100:3:3:100的正极浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜2上,然后在烤箱中加热烘干以在聚丙烯薄膜2上形成极片敷料层3,聚丙烯薄膜2与所述极片敷料层3组成薄膜极片1。本实施例中,聚丙烯薄膜2的厚度为50um,极片敷料层3干燥后的厚度为100um;加热温度为100℃,加热时间为5min。将薄膜极片1裁剪成预定尺寸大小的矩形状;在本实施例中,薄膜极片1裁剪宽度为100mm,极片敷料层3裁剪的长度l为200mm。用第一铜条夹具4、第二铜条夹具5分别固定薄膜极片1的两端,保证薄膜极片1平整,从第一铜条夹具4的第一号螺帽6、第二铜条夹具5的第三号螺帽7分别引出两根导线10连接至所述电阻率测试仪的电压测试端,从第一铜条夹具4的第二号螺帽8、第二铜条夹具5的第四号螺帽9分别引出另外两根导线11,另外两根导线11对接电阻率测试仪电流测试端,分别测得固定电压下,通过第一铜条夹具4、第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值。本实施例中,导线10与另外两根导线11均为圆形铜线,直径为0.2mm。本实施例中,第一铜条夹具4与第二铜条夹具5保持平行,薄膜极片1两边的长度差异为0.2mm。分别测量极片敷料层3的厚度、宽度和长度,然后根据公式σ=il/us,计算得出极片敷料层3的电导率值,其中s为极片敷料层3的厚度与宽度的乘积,单位为mm2,i为第一铜条夹具4与所述第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值,单位为a,u为电压值,单位为v,l为极片敷料层3长度,单位为mm。经测定,本实施例中,i=2.1×10-3a,u=6.9v,s=0.1×100=10mm2,l=200mm,计算得出本实施例中敷料层的电导率σ=6.0×10-3s/mm。实施例二结合图1图2,将配比为磷酸铁锂:导电剂:粘结剂:溶剂=100:4:3:100的正极浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜2上,然后在烤箱中加热烘干以在聚丙烯薄膜2上形成极片敷料层3,聚丙烯薄膜2与所述极片敷料层3组成薄膜极片1。本实施例中,聚丙烯薄膜2的厚度为50um,极片敷料层3干燥后的厚度为100um;加热温度为100℃,加热时间为5min。将薄膜极片1裁剪成预定尺寸大小的矩形状;在本实施例中,薄膜极片1裁剪宽度为100mm,极片敷料层3裁剪的长度l为200mm。用第一铜条夹具4、第二铜条夹具5分别固定薄膜极片1的两端,保证薄膜极片1平整,从第一铜条夹具4的第一号螺帽6、第二铜条夹具5的第三号螺帽7分别引出两根导线10连接至所述电阻率测试仪的电压测试端,从第一铜条夹具4的第二号螺帽8、第二铜条夹具5的第四号螺帽9分别引出另外两根导线11,另外两根导线11对接电阻率测试仪电流测试端,分别测得固定电压下,通过第一铜条夹具4、第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值。本实施例中,导线10与另外两根导线11均为圆形铜线,直径为0.2mm。本实施例中,第一铜条夹具4与第二铜条夹具5保持平行,薄膜极片1两边的长度差异为0.2mm。分别测量极片敷料层3的厚度、宽度和长度,然后根据公式σ=il/us,计算得出极片敷料层3的电导率值,其中s为极片敷料层3的厚度与宽度的乘积,单位为mm2,i为第一铜条夹具4与所述第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值,单位为a,u为电压值,单位为v,l为极片敷料层3长度,单位为mm。经测定,本实施例中,i=3.3×10-3a,u=6.9v,s=0.1×100=10mm2,l=200mm,计算得出本实施例中敷料层的电导率σ=9.6×10-3s/mm。实施例三结合图1图2,将配比为磷酸铁锂:导电剂:粘结剂:溶剂=100:5:3:100的正极浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜2上,然后在烤箱中加热烘干以在聚丙烯薄膜2上形成极片敷料层3,聚丙烯薄膜2与所述极片敷料层3组成薄膜极片1。本实施例中,聚丙烯薄膜2的厚度为50um,极片敷料层3干燥后的厚度为100um;加热温度为100℃,加热时间为5min。将薄膜极片1裁剪成预定尺寸大小的矩形状;在本实施例中,薄膜极片1裁剪宽度为100mm,极片敷料层3裁剪的长度l为200mm。用第一铜条夹具4、第二铜条夹具5分别固定薄膜极片1的两端,保证薄膜极片1平整,从第一铜条夹具4的第一号螺帽6、第二铜条夹具5的第三号螺帽7分别引出两根导线10连接至所述电阻率测试仪的电压测试端,从第一铜条夹具4的第二号螺帽8、第二铜条夹具5的第四号螺帽9分别引出另外两根导线11,另外两根导线11对接电阻率测试仪电流测试端,分别测得固定电压下,通过第一铜条夹具4、第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值。本实施例中,导线10与另外两根导线11均为圆形铜线,直径为0.2mm。本实施例中,第一铜条夹具4与第二铜条夹具5保持平行,薄膜极片1两边的长度差异为0.2mm。分别测量极片敷料层3的厚度、宽度和长度,然后根据公式σ=il/us,计算得出极片敷料层3的电导率值,其中s为极片敷料层3的厚度与宽度的乘积,单位为mm2,i为第一铜条夹具4与所述第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值,单位为a,u为电压值,单位为v,l为极片敷料层3长度,单位为mm。经测定,本实施例中,i=4.5×10-3a,u=6.9v,s=0.1×100=10mm2,l=200mm,计算得出本实施例中敷料层的电导率σ=13.0×10-3s/mm。实施例四结合图1图2,将配比为磷酸铁锂:导电剂:粘结剂:溶剂=100:3:3:100的正极浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜2上,然后在烤箱中加热烘干以在聚丙烯薄膜2上形成极片敷料层3,聚丙烯薄膜2与所述极片敷料层3组成薄膜极片1。本实施例中,聚丙烯薄膜2的厚度为60um,极片敷料层3干燥后的厚度为120um;加热温度为120℃,加热时间为7min。将薄膜极片1裁剪成预定尺寸大小的矩形状;在本实施例中,薄膜极片1裁剪宽度为80mm,极片敷料层3裁剪的长度l为150mm。用第一铜条夹具4、第二铜条夹具5分别固定薄膜极片1的两端,保证薄膜极片1平整,从第一铜条夹具4的第一号螺帽6、第二铜条夹具5的第三号螺帽7分别引出两根导线10连接至所述电阻率测试仪的电压测试端,从第一铜条夹具4的第二号螺帽8、第二铜条夹具5的第四号螺帽9分别引出另外两根导线11,另外两根导线11对接电阻率测试仪电流测试端,分别测得固定电压下,通过第一铜条夹具4、第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值。本实施例中,导线10与另外两根导线11均为圆形铜线,直径为0.2mm。本实施例中,第一铜条夹具4与第二铜条夹具5保持平行,薄膜极片1两边的长度差异为0.2mm。分别测量极片敷料层3的厚度、宽度和长度,然后根据公式σ=il/us,计算得出极片敷料层3的电导率值,其中s为极片敷料层3的厚度与宽度的乘积,单位为mm2,i为第一铜条夹具4与所述第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值,单位为a,u为电压值,单位为v,l为极片敷料层3长度,单位为mm。经测定,本实施例中,i=2.7×10-3a,u=6.9v,s=0.12×80=9.6mm2,l=150mm,计算得出本实施例中敷料层的电导率σ=6.1×10-3s/mm。实施例五结合图1图2,将配比为磷酸铁锂:导电剂:粘结剂:溶剂=100:3:3:100的正极浆料均匀涂敷在洁净的聚丙烯薄膜2上,然后在烤箱中加热烘干以在聚丙烯薄膜2上形成极片敷料层3,聚丙烯薄膜2与所述极片敷料层3组成薄膜极片1。本实施例中,聚丙烯薄膜2的厚度为60um,极片敷料层3干燥后的厚度为120um;加热温度为120℃,加热时间为7min。将薄膜极片1裁剪成预定尺寸大小的矩形状;在本实施例中,薄膜极片1裁剪宽度为80mm,极片敷料层3裁剪的长度l为150mm。用第一铜条夹具4、第二铜条夹具5分别固定薄膜极片1的两端,保证薄膜极片1平整,从第一铜条夹具4的第一号螺帽6、第二铜条夹具5的第三号螺帽7分别引出两根导线10连接至所述电阻率测试仪的电压测试端,从第一铜条夹具4的第二号螺帽8、第二铜条夹具5的第四号螺帽9分别引出另外两根导线11,另外两根导线11对接电阻率测试仪电流测试端,分别测得固定电压下,通过第一铜条夹具4、第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值。本实施例中,导线10与另外两根导线11均为圆形铜线,直径为0.2mm。本实施例中,第一铜条夹具4与第二铜条夹具5保持平行,薄膜极片1两边的长度差异为0.2mm。分别测量极片敷料层3的厚度、宽度和长度,然后根据公式σ=il/us,计算得出极片敷料层3的电导率值,其中s为极片敷料层3的厚度与宽度的乘积,单位为mm2,i为第一铜条夹具4与所述第二铜条夹具5之间的薄膜极片1的电流值,单位为a,u为电压值,单位为v,l为极片敷料层3长度,单位为mm。经测定,本实施例中,i=2.3×10-3a,u=6.1v,s=0.12×80=9.6mm2,l=150mm,计算得出本实施例中敷料层的电导率σ=5.9×10-3s/mm。实施例导电剂比例敷料层厚度敷料层长度电压电导率一3100um200mm6.9v6.0×10-3s/mm二4100um200mm6.9v9.6×10-3s/mm三5100um200mm6.9v13×10-3s/mm四3120um150mm6.9v6.1×10-3s/mm五3120um150mm6.1v5.9×10-3s/mm从实施例数据对比可以看出,导电剂比例增加,测得的敷料层电导率明显升高,测量值与理论有较好的对应性;同时敷料层厚度、长度、以及施加的电压值对最终电导率的测试结果影响较小,说明该测试方法的可靠性高。本发明的锂离子电池极片敷料层电导率测试方法将锂离子电池浆料涂敷在不导电的聚丙烯薄膜上,既能保证涂敷过程与正常极片涂敷过程工艺的一致性,同时也确保敷料层厚度的均匀性,可以更准确地测量敷料层的电导率,具有操作简单、适用范围广、数据准确等优点。可以理解的,以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。当前第1页12
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