一种电极形变后延展率测试方法技术

本发明专利技术属于一次电池或二次电池电极制造工序技术领域，具体的说是一种电极形变后延展率测试方法，将涂布极片进行采样，计算采样面积得到S

【技术实现步骤摘要】
一种电极形变后延展率测试方法
本专利技术属于一次电池或二次电池电极制造工序
，具体的说是一种电极形变后延展率测试方法。
技术介绍
一次电池或二次电池的电极制作工序一般为：制浆、涂覆、辊压、分切。电极的结构一般由两部分组成：1)二维的金属箔材或三维的多孔箔材(也包括发泡金属等)构成的集流体；2)粘接在集流体上的化学材料，该化学材料包括但不限于活性物质、粘接剂、导电剂、添加剂等。涂覆工序完成后的电极，由于电极中的溶剂挥发后会剩下大量的空间，所以电极中的化学材料具有孔隙。孔隙率是指多孔材料中孔隙的体积占多孔体总体积的比率，用百分数来表示。涂覆后的辊压工序，采用压力将电极由厚压薄，会降低电极的孔隙率。制造过程中一般用延展率来表示辊压过程极片长度或宽度的变化；极片涂层由于受水平作用力产生水平拉伸，从而体现出变长或变宽，极片尺寸增加的比例定义为极片延展率。电极辊压工序中辊压前的极片，内部活性物质是自然堆叠，颗粒间有很大的空隙，极片具有较高的孔隙率；通过辊压可以提高内部活性物质的堆叠密度。随着涂覆后的极片被送入钢辊的间隙中，在轧辊线载荷作用下，极片涂层内的颗粒产生位移，孔隙被部分填充孔隙率下降，极片涂层被压实，密度提高，因此辊压后会影响极片中活性材料的分布状态，进而影响电池的电化学性能。辊压除了造成极片孔隙率降低之外，由于辊压压力作用于极片，从辊缝出来后的极片，在减薄的过程中不可避免地会由于水平方向的受力而产生形变导致延展。极片的延展对于电池的性能有较大的影响，如电池容量、极片质量，因此极片延展率是电池制作过程中较为重要的一个制程参数。现有的技术主要包括：方法一：直尺测量法，该方法是目前产线常用的方法。辊压前测一次长度R1，辊压后测一次长度R2，则延展率＝(R2-R1)/R1。方法二：检索到中国专利：一种在线测量极片极耳延展率装置及系统，申请号CN2017105489075。该专利的方法原理也是基于方法一的直尺测量法，只是使用了自动测长度和连续测长度。即在对辊压前的极片每隔定义的长度自动贴标签，再对自动记录辊压后标签的数量和距离，对照前后标签距离，以此计算极片的延展率。现有技术存在的问题：1)长度测量方法虽然操作简单，但是精度不够，手法粗糙。精度不够的原因有两个：一是取样电极长度，其头尾约5mm处会被辊压机过压，导致取样电极的头部和尾部的极片延展率失真。二是对于延展率较小的电极测量误差大；以钠离子电池负极为例，功率型钠离子电池的负极延展率一般在0.5％左右，如果我们取一段100mm长的负极片，手工测量其辊压前后的长度，由于其延展的绝对长度为0.5mm，直尺的最小刻度一般为1mm。所以直尺测量法对于延展率较小的电极是不适用的。如果将待测极片的长度加得很长，虽然理论上可以提高准确度，但操作上不方便，直尺读数的误差又会变大。2)方法二是中国专利：一种在线测量极片极耳延展率装置及系统所采用的连续自动测量。该方法的问题是成本高，仅仅为了检测一片极片参数，就需要在辊压机上增加一套打标和检测装置，同时还有大量的标签纸的使用成本；还有就是存在累计误差。由于检测过程打标数量多，因此存在由于打标导致的累计误差；因此该方法不利于推广，实际应用少。本专利技术采用一种新的检测方法，以解解决上述的问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提出的一种电极形变后延展率测试方法，解决了相对方法一精度更高，在辊压工序的应用场景中，涂层取样可以避开极片头尾约5mm的延展率失真的区域，取样更具有代表性；另外由于对涂层重量取样再用电子称称量的精度，是远大于直尺对长度目视测量精度的；相对于方法二，不需要额外增加装置或增加标签纸，同时也没有方法二所具有的累计误差的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种电极形变后延展率测试方法，包括以下步骤：S1、取钠离子电池正极极片，将极片展开并铺平之后送入涂布机中进行涂布作业，待极片涂布完成后风干2-3min，之后送入烘干室中进行烘干；所述烘干温度为70-90℃，烘干时间为3-5min，将极片上的涂布进行快速烘干，使得涂布快速固化；S2、将S1中涂布完成之后的极片进行采样，之后计算采样面积得到S0，同时对采样进行称重得到采样重量M0,求得面密度σ0＝M0/S0；S3、将S2中未采样的极片按生产工艺送入轧机中进行辊压，其中每次辊压厚度变化量控制在0.004mm之内，使得极片均匀延展达到工艺参数；S4、对S3中辊压完成的极片进行采样，采样面积与S2中采样面积相同，之后计算采样面积得到S1，同时对采样进行称重得到采样重量M1,求得面密度σ1＝M1/S1；即可计算出电池正极极片延展率＝(σ0-σ1)/σ0；用辊压后前后电极单位体积内重量的变化，来表征电极延展率的变化；极片延展在导致涂层长度变大的同时，也会让涂层面密度(单位面积的重量)变小，两者变化的比例是相同的，因此面密度变小的百分比就等于长度或宽度延展的百分比；本专利技术根据极片辊压前后，测量涂层面密度的变化量，来精确反映极片的延展，操作简单，适用性强。优选的，所述电极极片使用旋转式取样器，获得圆形的采样样本，且圆形中心位于电极极片涂布中央，避开极片头尾约5mm的延展率失真的区域，同时利用旋转式取样器对电极极片进行压紧展平，防止电极极片褶皱和变形引起的采样样本面积误差增加，进而增加延展率测量的精确度。优选的，所述极片采样时采取多个采样，之后分别计算出每个采样的面密度，每个样本的面密度差异控制在0.1％，若样本面密度差异大于0.1％，则舍弃该样本并重新采样，求得面密度平均值，以减小样本误差。优选的，所述S2中多个采样间隔布置，之后对采样完成的电池正极极片按照按生产工艺参数进行辊压，之后在S2中多个采样空白区之间的涂布区进行再次采样，进一步减小样本误差，增加延展率测量的精确度；通过间隔进行的采样，增加样本的数量，进而减小单次采样产生的误差，通过多次采样并球平均值，得出极片延展前的平均面密度，增加面密度的精确度，同时由于S2中的采样样本与S4中的采样样本间隔布置，进而增加了样本的均匀性，增加采样样本的匀质性，进一步减少辊压步骤引起的厚度误差对样本面密度的误差影响。优选的，所述旋转式取样器包括筒体；所述筒体内套设有切割筒，切割筒顶部固连的活塞板与筒体内侧顶部之间设有弹簧；所述切割筒外周圆周均布一组滑柱，筒体内壁与滑柱对应位置开设有螺旋形的滑槽，滑柱嵌入滑槽内并与滑槽滑动连接；所述切割筒底部通过支架转动连接有一组圆盘形的切刀；所述筒体底部固连有弹性的垫圈，通过垫圈压紧电极极片，减少切割极片时引起的褶皱，增加取样的精确性；所述垫圈截面形状为牛角形，通过挤压垫圈时垫圈向外扩张，进一步展平极片；使用时，将筒体移动到极片涂布区域中央，之后向下按动筒体，使得筒体带动垫圈压紧并固定极片，同时由于筒体内壁与滑柱对应位置开设有螺旋形的滑槽，滑柱嵌入滑槽内并与滑槽滑动连接，使得筒体下移时带动滑柱在滑槽中滑动，进而带动切割筒旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、取钠离子电池正极极片，将极片展开并铺平之后送入涂布机中进行涂布作业，待极片涂布完成后风干2-3min，之后送入烘干室中进行烘干；所述烘干温度为70-90℃，烘干时间为3-5min，将极片上的涂布进行快速烘干，使得涂布快速固化；/nS2、将S1中涂布完成之后的极片进行采样，之后计算采样面积得到S

【技术特征摘要】
1.一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、取钠离子电池正极极片，将极片展开并铺平之后送入涂布机中进行涂布作业，待极片涂布完成后风干2-3min，之后送入烘干室中进行烘干；所述烘干温度为70-90℃，烘干时间为3-5min，将极片上的涂布进行快速烘干，使得涂布快速固化；
S2、将S1中涂布完成之后的极片进行采样，之后计算采样面积得到S0，同时对采样进行称重得到采样重量M0,求得面密度σ0＝M0/S0；
S3、将S2中未采样的极片按生产工艺送入轧机中进行辊压，其中每次辊压厚度变化量控制在0.004mm之内，使得极片均匀延展达到工艺参数；
S4、对S3中辊压完成的极片进行采样，采样面积与S2中采样面积相同，之后计算采样面积得到S1，同时对采样进行称重得到采样重量M1,求得面密度σ1＝M1/S1；即可计算出电池正极极片延展率＝(σ0-σ1)/σ0。


2.根据权利要求1所述的一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：所述电极极片使用旋转式取样器，获得圆形的采样样本，且圆形中心位于电极极片涂布中央，避开极片头尾约5mm的延展率失真的区域，同时利用旋转式取样器对电极极片进行压紧展平，防止电极极片褶皱和变形引起的采样样本面积误差增加，进而增加延展率测量的精确度。


3.根据权利要求2所述的一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：所述极片采样时采取多个采样，之后分别计算出每个采样的面密度，每个样本的面密度差异控制在0.1％以内，若样本面密度差异大于0.1％，则舍弃该样本并重新采样，求得面密度平均值，以减小样本误差。


4.根据权利要求3所述的一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：所述S2中多个采样间隔布置，之后对采样完成的电池正极极片按照按生产工艺参数进行辊压，之后在S2中多个采样空白区之间的涂布区进行再次采样，进一步减小样本误差，增加延展率测量的精确度。


5.根据权利要求2所述的一种电极形变后延展率测试方法，其特征在于：所述旋转式取样器包括筒体(1)；所述筒体(1)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：严崇，张曼华，钟思民，
申请(专利权)人：马鞍山绿色兄弟科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34