[發明專利]鋰離子電池電極與電子集流體之間粘結效果的檢測方法

有效

• 申請號: 201911421110.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111175327B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 王岑;葉蘭;李喆
• 申請（專利權）人: 安普瑞斯（南京）有限公司
• 主分類號: G01N23/203
• 分類號: G01N23/203;G01N23/2005
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張艷

本發明涉及一種鋰離子電池電極與電子集流體之間粘結效果的檢測方法，包括：裁切電極極片，將極片表面及邊緣的浮粉清理干凈，得到待測樣品；將膠粘帶蓋在極片料區表面的中心位置；平行于極片方向剝離膠帶，將活性物質剝離掉的集流體命名為檢測樣品；在檢測樣品上取樣，并用掃描電子顯微鏡觀測并拍照；在拍好同樣倍數的放大照片后，用識別并統計圖片像素襯度深淺的圖形處理軟件進行處理，得出不同配方電極的殘余顆粒的像素數量占比。本發明將極片剝離基底后的掃描電子顯微鏡的背散射圖形與圖形處理軟件相結合，能夠統計性的分析出不同的電極片與導電集流體基底之間粘結力的大小，為電池電極配方選定，提供前瞻性參考，具有非常高的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像分析的鋰離子電池電極與電子集流體之間粘結效果的檢測方法，屬于鋰離子電池的技術領域。

背景技術

鋰離子電池通常是由正極、負極、隔膜、電解液和包裝外殼等幾部分組成，其中，最重要的兩部分分別是正極和負極，而正、負極在制備時，分別由活性材料、導電劑、粘結劑混合均勻后涂覆在以Al箔和Cu箔為基底的電子集流體上，在電池的充放電工作當中，由于需要保持材料體系的電中性特性，因而活性材料中Li離子進行脫嵌時，同時伴隨著電子的得失。Li離子的遷移發生于正、負極之間，隔膜和電解液當中，電子的遷移則依靠活性材料及導電劑轉移給電子集流體，電子集流體繼而轉移到外電路從而到達另一極。因此，正、負極的活性材料與電子集流體之間的電子傳輸速度很大程度上決定了整個電池的動力學性能。

由于活性材料在進行充放電的過程中存在體積的膨脹和收縮，會帶來以下兩方面的問題：第一，在電極材料與電子集流體之間界面的膨脹和收縮，一旦膨脹、收縮比例過大，電極材料與電子集流體之間的接觸就會變得很差，從而造成界面接觸內阻增加，電池性能下降；第二，由于膨脹和收縮造成的電極材料脫離電子集流體的問題，電池的整體膨脹也會增加，進而導致電池外觀的變形，產生安全性隱患。

由上可見，正、負極電極與電子集流體之間的粘結效果好壞，對于電池的整體性能而言至關重要。但是，目前對于正、負極電極與電子集流體之間的粘結效果研究甚少，還沒有成熟的檢測正、負極電極與電子集流體之間的粘結效果的有效方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于圖像分析的鋰離子電池電極與電子集流體之間粘結效果的檢測方法，其具體技術方案如下：

鋰離子電池電極與電子集流體之間粘結效果的檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：準備樣品：裁切電極極片，極片料區朝上，將極片表面及邊緣的浮粉清理干凈，保證極片表面無明顯粉塵及異物，得到待測樣品；

步驟2：準備膠粘帶：選取膠粘帶，確保膠粘帶的寬度小于待測樣品的寬度，長度大于待測樣品的長度；

步驟3：膠粘：將膠粘帶的蓋在極片料區表面的中心位置，保證膠帶寬度方向的中心線與極片寬度方向的中心線重合，膠粘帶的兩端均超出極片的對應端，用壓輥在極片或膠粘帶表面來回輥壓，使膠粘帶與極片表面緊密接觸；

步驟4：剝離：利用拉力機分別夾住極片集流體層和膠帶層，進行180度反向拉伸，剝離的過程中，活性物質被附著在膠粘帶上，從而與集流體分離，將活性物質剝離掉的集流體命名為檢測樣品；

步驟5：取樣：在檢測樣品中部位置取樣，并用掃描電子顯微鏡觀測并拍照；

步驟6：選取同類、但不同配方的電極，重復上述步驟1-5，分別得到多組照片；

步驟7：在拍好同樣倍數的放大照片后，用能夠識別圖形像素襯度深淺并統計像素數量的圖形處理軟件進行處理，得出不同配方電極的殘余顆粒的像素數量占比。

進一步的，所述步驟5中，取樣位置選擇從剝離開始的位置到極片末端的1/2～2/3處。

進一步的，所述掃描電子顯微鏡拍攝集流體時需采用背散射模式。