一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池制造领域，具体涉及一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法。


背景技术：

2.目前锂离子电池的制作方式主要包括卷绕方式和叠片方式，其中叠片方式为将片状的正、负极片与隔膜叠在一起形成层叠的电芯，进而制成锂离子电池。相对于卷绕方式，叠片方式无需封边，形状规格更加灵活，可以根据需求制成不同形状的电芯，提高电池内的空间利用率，使电池具有更高的容量；同时因叠片结构的影响，叠片锂离子电池还有电池性能高等优点，是锂离子电池生产的重点选择方向。
3.在叠片锂离子电池中使用的隔膜为双面涂覆隔膜，一般结构为“胶层+陶瓷层+基膜+胶层”或“胶层+陶瓷层+基膜+陶瓷层+胶层”。受叠片方式结构的影响，其叠成的电芯相比传统的卷绕方式具有更为开放的棱边，电芯边缘无可束缚各边的结构，其电芯易出现松散的现象，因此隔膜对于极片的粘结束缚效果尤为关键。当隔膜涂层与基膜粘结力不足时，注液、化成后隔膜各层与正、负极极片产生剥离，束缚力严重减弱，使用这种隔膜制成的叠片电池在充放电过程中边缘区域会出现翘边形变现象，叠片电池的外观及性能均会出现异常，甚至可能导致安全事故的发生。
4.现有技术中，预防叠片电池产品出现翘边的方法通常为在生产完成后对叠片电池进行多次充放电试验的抽检，若出现翘边、电池容量异常等情况则将同一批次的叠片电池全部报废。这种批量性报废的方法虽然能一定程度上保证出厂产品性能稳定，但会造成巨大的资源浪费和经济损失。


技术实现要素：

5.针对现有技术中采取对叠片电池进行抽检的方法避免叠片电池出现翘边形变存在资源浪费、经济损失较大的技术问题，本发明提供一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，通过拉力测试机对隔膜中陶瓷涂层的剥离强度进行检测。使用本发明的方法对隔膜进行检测，可在将隔膜制成叠片电池之前淘汰基膜与陶瓷涂层粘结力不足的隔膜，避免使用不合格隔膜生产出叠片电池，进而降低了叠片电池形变问题出现的可能性，在降低次品率降低安全隐患的同时减少资源浪费和经济损失。
6.本发明的技术方案如下：一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，隔膜包括基膜，基膜的至少一面上覆盖有陶瓷涂层，陶瓷涂层不与基膜接触的一面覆盖有胶层，包括以下步骤：（1）将隔膜贴覆于测试板上且测试面朝上，测试面为基膜覆盖有陶瓷涂层的一面，制得层叠样品；（2）将测试胶带贴覆于测试面上并压实；（3）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带，除去测试面
陶瓷涂层外侧胶层；（4）将新的测试胶带贴覆于测试面上并压实；（5）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带，记录本次剥离强度值为测试值；（6）将测试值与标准值进行比较，若测试值在标准值范围内则隔膜合格，反之不合格。
7.进一步的，隔膜宽度小于测试板宽度，使隔膜牢固的粘贴于测试板上。
8.进一步的，测试板的宽度≥50mm。
9.进一步的，测试板为表面粗糙度为50
±
20nm的不锈钢，为隔膜提供足够的支撑力，避免双面胶从测试板上被剥离。
10.进一步的，测试胶带的宽度为19mm。
11.进一步的，步骤（2）和步骤（4）中压实的具体操作均为将压辊放置在复合层叠样品上，来回辊压5-7次。
12.进一步的，橡胶压辊为表面包覆有橡胶层的钢制压辊，橡胶压辊的重量为2000
±
100g；钢制压辊的直径为85
±
2.5mm、宽度为45
±
1.5mm，橡胶层的厚度为6
±
1mm，橡胶层的邵氏硬度a为80
±
25度，表面没有凸凹偏差。
13.进一步的，步骤（2）和步骤（4）中将测试胶带贴覆于隔膜上时，测试胶带的至少一端超出隔膜边缘15-20cm，便于后续步骤中将测试胶带固定于拉力测试机的夹子上。
14.进一步的，步骤（3）和步骤（5）中，将测试胶带超出隔膜边缘15-20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，再使用拉力测试机剥离测试胶带。
15.进一步的，步骤（6）的标准值为100n/m，该标准值为总结实际生产中隔板陶瓷涂层的剥离强度和叠片电池形变问题的发生率之间的关系后得出。
16.本发明的有益效果在于：1. 本发明提供的隔膜检验方法，通过拉力测试机对隔膜中陶瓷涂层的剥离强度进行检测，淘汰基膜与陶瓷涂层粘结力不足的隔膜，避免使用不合格隔膜生产出叠片电池，进而降低了叠片电池在长期使用中出现翘边形变、电池容量异常问题的可能性，降低次品率、降低安全隐患。
17.2. 本发明可在将隔膜制成叠片电池之前淘汰不合格的隔膜，无需对使用隔膜生产的叠片电池进行充放电试验的抽检，降低了检验成本，同时避免了使用不合格隔膜制成叠片电池后批量性报废而产生的资源浪费和经济损失。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是实施例1中叠片电池1充放电400次后的正面图。
20.图2是实施例1中叠片电池1充放电400次后的背面图。
21.图3是实施例1中叠片电池2充放电400次后的正面图。
22.图4是实施例1中叠片电池2充放电400次后的背面图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.实施例1一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，隔膜包括基膜，基膜的其中一面上覆盖有陶瓷涂层，陶瓷涂层不与基膜接触的一面覆盖有胶层，包括以下步骤：（1）将隔膜通过双面胶贴覆于测试板上且测试面朝上，测试面为基膜覆盖有陶瓷涂层的一面，制得层叠样品；其中双面胶为3m双面胶，宽度为20mm，测试板为不锈钢材质，宽度为65mm，表面粗糙度为50
±
20nm；（2）将测试胶带贴覆于测试面上并压实，测试胶带的一段超出隔膜边缘20cm，测试胶带为3m胶带，宽度为19mm；（3）将层叠样品固定在拉力测试机上，将测试胶带超出隔膜边缘20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，使用拉力测试机剥离测试胶带；（4）将新的测试胶带贴覆于测试面上并压实，测试胶带的一段超出隔膜边缘20cm，测试胶带为3m胶带，宽度为19mm；（5）将层叠样品固定在拉力测试机上，将测试胶带超出隔膜边缘20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，使用拉力测试机剥离测试胶带，记录本次剥离强度值为测试值；（6）将测试值与标准值进行比较，标准值为剥离强度≥100n/m，若测试值在标准值范围内则隔膜合格，反之不合格。
25.其中，步骤（2）和步骤（4）中压实的具体操作均为将压辊放置在复合层叠样品上，来回辊压5-7次，橡胶压辊为表面包覆有橡胶层的钢制压辊，橡胶压辊的重量为2000
±
100g；钢制压辊的直径为85
±
2.5mm、宽度为45
±
1.5mm，橡胶层的厚度为6
±
1mm，橡胶层的邵氏硬度a为80
±
25度，表面没有凸凹偏差。
26.使用四种不同批次的隔膜分别切割成试样1-4，并使用实施例1的隔膜检验方法对隔膜试样1-4进行检验，检验结果如表1所示：表1隔膜式样检验结果分别使用试样1-4所在批次的隔膜制成叠片电池1-4并进行400次充放电试验，检测叠片电池的形变情况和容量保持率，测试结果如表2所示：
叠片电池1和叠片电池2充放电400次后的正面图及背面图如图1-4所示，可见充放电400次后，叠片电池2电池背面边缘处出现了明显的翘边现象，叠片电池2正面也出现了部分鼓包的情况，且叠片电池充放电400次后容量保持率数据也明显低于叠片电池1、3、4，说明使用实施例1的隔膜检验方法可检测出可能产生使叠片电池产生翘边形变问题的隔膜，进而实现对叠片电池形变问题的预防。
27.实施例2一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，隔膜包括基膜，基膜的两面均覆盖有陶瓷涂层，陶瓷涂层不与基膜接触的一面覆盖有胶层，包括以下步骤：（1）将隔膜的两面分别标记为a面和b面，再将隔膜切分为两片尺寸相同的试样，将两片试样通过双面胶贴覆于两张测试板上且测试面朝上，制得层叠样品a和层叠样品b，其中层叠样品a以试样的a面为测试面，层叠样品b为试样的b面为测试面；双面胶为3m双面胶，宽度为20mm，测试板为不锈钢材质，宽度为65mm，表面粗糙度为50
±
20nm；（2）将测试胶带贴覆于层叠样品a的测试面上并压实，测试胶带的一段超出隔膜边缘20cm，测试胶带为3m胶带，宽度为19mm；（3）将层叠样品a固定在拉力测试机上，将测试胶带超出隔膜边缘20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，使用拉力测试机剥离测试胶带；（4）将新的测试胶带贴覆于层叠样品a的测试面上并压实，测试胶带的一段超出隔膜边缘20cm，测试胶带为3m胶带，宽度为19mm；（5）将层叠样品a固定在拉力测试机上，将测试胶带超出隔膜边缘20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，使用拉力测试机剥离测试胶带，记录本次剥离强度值为测试值a；（6）使用与步骤（2）-（5）相同的方法对层叠样品b进行测试，得到测试值b；（7）将测试值a、测试值b分别与标准值进行比较，标准值为剥离强度≥100n/m，若测试值a及测试值b均在标准值范围内则隔膜合格，反之不合格。
28.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将隔膜贴覆于测试板上且测试面朝上，测试面为基膜覆盖有陶瓷涂层的一面，制得层叠样品；（2）将测试胶带贴覆于测试面上并压实；（3）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带，除去测试面陶瓷涂层外侧胶层；（4）将新的测试胶带贴覆于测试面上并压实；（5）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带，记录本次剥离强度值为测试值；（6）将测试值与标准值进行比较，若测试值在标准值范围内则隔膜合格，反之不合格。2.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，隔膜宽度小于测试板宽度。3.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，测试板的宽度≥50mm。4.如权利要求3所述的隔膜检验方法，其特征在于，测试板为表面粗糙度为50
±
20nm的不锈钢。5.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，测试胶带的宽度为19mm。6.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（4）中压实的具体操作均为将压辊放置在层叠样品上，来回辊压5-7次。7.如权利要求6所述的隔膜检验方法，其特征在于，压辊为表面包覆有橡胶层的钢制压辊，压辊的重量为2000
±
100g；钢制压辊的直径为85
±
2.5mm、宽度为45
±
1.5mm，橡胶层的厚度为6
±
1mm，橡胶层的邵氏硬度a为80
±
25度，表面没有凸凹偏差。8.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，步骤（2）及步骤（4）中将测试胶带贴覆于隔膜上时，测试胶带的至少一端超出隔膜边缘15-20cm。9.如权利要求8所述的隔膜检验方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（5）中，将测试胶带超出隔膜边缘15-20cm的一端固定于拉力测试机的夹子上，再使用拉力测试机剥离测试胶带。10.如权利要求1所述的隔膜检验方法，其特征在于，步骤（6）的标准值为100n/m。

技术总结
本发明涉及锂离子电池制造领域，具体涉及一种预防叠片锂离子电池形变的隔膜检验方法，包括以下步骤：（1）制备层叠样品；（2）将测试胶带贴覆于层叠样品上；（3）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带；（4）将新的测试胶带贴覆于层叠样品上；（5）将层叠样品固定在拉力测试机上，使用拉力测试机剥离测试胶带，记录本次剥离强度值为测试值；（6）将测试值与标准值进行比较。使用本发明的方法对隔膜进行检验，可在将隔膜制成叠片电池之前淘汰基膜与陶瓷涂层粘结力不足的隔膜，避免使用不合格隔膜生产出叠片电池，进而降低了叠片电池形变问题出现的可能性，在降低次品率、降低安全隐患的同时减少资源浪费和经济损失。安全隐患的同时减少资源浪费和经济损失。安全隐患的同时减少资源浪费和经济损失。


技术研发人员：黄磊 王克飞 周朕良 王艳飞 黄昭杰 郭大利 张妍 刘玉涛 刘通 曲鹏利
受保护的技术使用者：山东聚信新能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/25