[發明專利]一種鋰電池負極石墨與粘結劑粘結力的測量方法與設備

在審

• 申請號: 201710121559.3
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106644935A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 蘭建云;馮樹南;從長杰
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;H01M10/0525
• 代理公司: 天津濱?？凭曋R產權代理有限公司12211
• 代理人: 王雨杰

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，尤其是涉及一種鋰電池負極石墨與粘結劑粘結力的測量方法與設備。

背景技術

隨著全球氣候變暖及環境污染的加劇，發展清潔型、環境友好型能源成為各國政府積極倡導與推進的重大能源戰略。尤其是發達國家及具有國際影響力的發展中國家，一方面通過行業規范引導社會發展清潔型可再生能源，另一方面通過積極的財政政策鼓勵新能源企業加大新能源領域的研發投入及產出。當下中國正是處于政府積極推廣新能源產業的政策引導與鼓勵期，國家及地方政府積極引導社會各界力量大力發展新能源產業，加大新能源技術在生產與生活中的應用。就當下正極力推廣的新能源汽車，其使用的動力便是新能源技術云集的鋰離子電池，該領域成為當下資本與技術的聚集地，全國各地鋰電池研究院所與制造大廠如雨后春筍般拔地而起。在鋰電池的研發與制備過程中，負極極片性能的優良對鋰離子電池的性能有著重要的影響，而負極極片的粘結力對負極極片的性能影響最大，如何高效、精確、有效的評估負極極片中石墨與粘結劑的粘結力成為目前鋰電廠商與研究院所的重點攻關項目，越來越受到行業的重視。

目前各鋰電廠商及研究院所評估鋰電池負極極片粘結力的主要方法是通過“剝離法”或“畫格子法”，都需要先通過制漿、涂布、碾壓等工序制備負極極片，工序復雜且影響因素多，評估周期長且評估成本高，很難準確評估石墨與粘結劑的粘結力。增加產品研發與制造成本，降低產品市場競爭力。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種鋰電池負極石墨與粘結劑粘結力的測量方法與設備，該方法和設備可以快速準確評價負極材料石墨與粘結劑之間的粘結強度，降低研發與評估費用，縮短評估周期，有效降低電芯研發成本，有力地提高了產品市場競爭力，有利于廣泛地在生產中應用，具有重大的生產實踐意義。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種鋰電池負極石墨與粘結劑粘結力的測量方法，包括如下步驟：

步驟1：將負極材料石墨與浸潤劑放入浸潤罐中充分攪拌混合；

步驟2：將混合均勻后的石墨放入液壓成型裝置加工成片狀石墨塊，將粘結劑涂覆在石墨塊的表面后進行加熱干燥蒸發掉粘結劑中的溶劑組分，使石墨塊表面形成粘結劑膠膜得到待測樣品；

步驟3：將待測樣品放入拉力測試裝置中測量粘結劑膠膜與石墨塊的剝離力，獲得負極材料石墨與粘結劑粘結力。

進一步的，所述步驟1中的攪拌混合的時間為10-30min，所述浸潤罐的轉速為2rpm-30rpm，浸潤罐體積500ml-2L。

進一步的，所述浸潤劑為油系PVDF浸潤劑、水系CMC-Na浸潤劑或水系CMC-Li浸潤劑。

進一步的，所述浸潤劑為粉末狀浸潤劑或浸潤劑水溶液。

進一步的，所述液壓成型裝置的升壓速度為0.5T/h-5T/h，行程速度為1m/h-10m/h。

進一步的，所述步驟2中對涂覆有粘結劑的片裝石墨塊進行加熱的溫度范圍為40℃-90℃，升溫速度為2℃/min。

進一步的，所述步驟3中的拉力測試裝置的拉升速度0.02mm/min-1mm/min，讀數頻率10ms/ea-1s/ea，拉力測試裝置中拉力傳感器的精度為±0.1N，拉力方向為0°-180°。

本發明的設計是將待評價的負極材料石墨通過專用設備制備成規則片狀石墨塊，將粘結劑制備成塊狀膠膜，通過評估石墨塊與粘結劑膠膜的粘結力來間接、快速表征極片粘結力。

本發明還提供一種鋰電池負極石墨與粘結劑粘結力的測量設備，該測量設備包括依次設置的浸潤罐、石墨液壓成型裝置、粘結劑成型裝置和拉力測試裝置；

所述的石墨液壓成型裝置包括液壓缸和石墨成型模具，所述的液壓缸設置在石墨成型模具的上方，所述液壓缸的液壓頭上下運動擠壓石墨成型模具內的石墨；

所述的粘結劑成型裝置包括粘結劑成型模具、粘結劑膠膜干燥裝置，所述的粘結劑膠膜干燥裝置設置于粘結劑成型模具底部，用于加熱干燥粘結劑成型模具內部的粘結劑。

進一步的，所述液壓缸的液壓頭底部安裝有液壓加強作業板。

進一步的，所述石墨成型模具的內表面以及液壓加強作業板的下表面均設置有分離薄膜。

進一步的，所述石墨成型模具的尺寸為：長度10cm-30cm、寬度2cm-8cm深度0.5cm-3cm。

進一步的，所述粘結劑成型模具的長度和寬度與石墨成型模具的長度和寬度相同，深度較石墨成型模具的深度大1cm-50cm。