(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110927016 A(43)申请公布日 2020.03.27
(21)申请号 201911020709.7(22)申请日 2019.10.25
(71)申请人 天津力神电池股份有限公司
地址 300384 天津市滨海新区滨海高新技
术产业开发区海泰南道38号(72)发明人 马晓承 张建成 张栢赫 (74)专利代理机构 天津市三利专利商标代理有
限公司 12107
代理人 徐金生(51)Int.Cl.
G01N 13/00(2006.01)H01M 4/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(54)发明名称
一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法(57)摘要
本发明公开了一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，包括步骤：第一步，制备测量样品：将需要进行浆料涂布的一块极片基材，粘贴在光滑铁板表面；第二步，样品测量：将样品放置在表面张力仪的水平工作台上，然后使用二碘甲烷和水分别测量与样品上极片基材的接触角，然后计算样品上极片基材的表面自由能，同时，还使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料的表面张力；第三步，预测打卷情况：根据第二步得到的浆料的表面张力和极片基材的表面自由能的差值大小，对极片基材在涂布中发生打卷的可能性进行判断。本发明能够提前预测电池极片基材在浆料涂布过程中出现打卷问题的可能性，有利于减少不必要的浪费，降低电池的整体生产成本。
CN 110927016 ACN 110927016 A
权 利 要 求 书
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1.一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制备测量样品：将需要进行浆料涂布的一块极片基材，粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面，获取需要测量的样品；
第二步，样品测量：将第一步获得的样品，放置在表面张力仪的水平工作台上，然后使用二碘甲烷和水作为用于接触角测量的检测液体，分别测量与样品上极片基材的接触角，然后计算获得样品上极片基材的表面自由能，同时，还使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料的表面张力；
第三步，预测打卷情况：根据第二步得到的浆料的表面张力和样品上极片基材的表面自由能两者的差值大小，对极片基材在涂布中发生打卷的可能性进行判断。
2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第一步中，在粘贴极片基材时，避免用手去触碰极基材的表面。
3.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第一步中，极片基材粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面之后，极片基材的表面保持平整。
4.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第二步中，第一步获得的样品，水平放置在表面张力仪的水平工作台上。
5.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第二步中，水和二碘甲烷作为用于接触角测量的检测液体，在测量接触角时，滴落量的取值范围为2～3微升。
6.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第二步中，采用悬滴法测试表面张力，在使用表面张力仪测试表面张力时，使用的滴落量为所测试液体完全滴落时体积的80％。
7.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第二步中，在计算样品上极片基材的表面自由能时，要选择滴落后相同时间点的水和二碘甲烷的接触角数值。
8.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料的表面张力时，具体的测量位置为：在样品上极片基材顶面上选择的四个点，这四个点是一个正方形的四个顶点。
9.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在第三步中，差值的绝对值越大，发生打卷的可能性越大，反之，差值的绝对值越小，发生打卷的可能性越小。
10.如权利要求1至9中任一项所述的预测方法，其特征在于，在第三步中，当差值的绝对值，小于预设值时，判断极片基材在涂布时不会发生打卷。
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CN 110927016 A
说 明 书
一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法
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技术领域
[0001]本发明涉及锂离子电池检测技术领域，特别是涉及一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法。
背景技术
[0002]目前，锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、绿色无污染等优点，已被广泛应用于数码产品、电动汽车及储能领域。[0003]锂离子电池的极片，是在金属箔材(即极片基材)上通过涂敷浆料制成的。通常在铜箔的表面涂敷负极浆料，在铝箔表面涂敷正极浆料，有的也会为了防止氧化，在极片表面涂一些氧化铝，或者在箔材上涂一些导电涂层。[0004]如今极片浆料的材料种类众多，配方更是千变万化，在制作的过程中，也会遇到各种各样的问题，其中，电池极片基材在浆料涂布过程中出现的打卷问题，会对整个电池极片的制作过程，造成严重的影响，例如降低电池的生产效率，增加了电池的整体生产成本。[0005]因此，目前急需开发一种方法，其能够提前预测电池极片基材在浆，料涂布过程中是否出现打卷问题，以降低电池的整体生产成本。发明内容
[0006]本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法。[0007]为此，本发明提供了一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，包括以下步骤：[0008]第一步，制备测量样品：将需要进行浆料涂布的一块极片基材，粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面，获取需要测量的样品；[0009]第二步，样品测量：将第一步获得的样品，放置在表面张力仪的水平工作台上，然后使用二碘甲烷和水作为用于接触角测量的检测液体，分别测量与样品上极片基材的接触角，然后计算获得样品上极片基材的表面自由能，同时，还使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料的表面张力；[0010]第三步，预测打卷情况：根据第二步得到的浆料的表面张力和样品上极片基材的表面自由能两者的差值大小，对极片基材在涂布中发生打卷的可能性进行判断。[0011]其中，在第一步中，在粘贴极片基材时，避免用手触碰极基材的表面。[0012]其中，在第一步中，极片基材粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面之后，极片基材的表面保持平整。[0013]其中，在第二步中，第一步获得的样品，水平放置在表面张力仪的水平工作台上。[0014]其中，在第二步中，水和二碘甲烷作为用于接触角测量的检测液体，在测量接触角时，且滴落量的取值范围为2～3微升。[0015]其中，在第二步中，采用悬滴法测试表面张力，在使用表面张力仪测试表面张力时，使用的滴落量为所测试液体完全滴落时液体体积的80％。
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CN 110927016 A[0016]
说 明 书
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其中，在第二步中，在计算样品上极片基材的表面自由能时，要选择滴落后相同时
间点的水和二碘甲烷接触角数值。[0017]其中，在使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料的表面张力时，具体的测量位置为：在样品上极片基材顶面上选择的四个点，这四个点是一个正方形的四个顶点。
[0018]其中，在第三步中，差值的绝对值越大，发生打卷的可能性越大，反之，差值的绝对值越小，发生打卷的可能性越小。[0019]其中，在第三步中，当差值的绝对值，小于预设值时，判断极片基材在涂布时不会发生打卷。
[0020]由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，其能够提前预测电池极片基材在浆料涂布过程中出现打卷问题的可能性，有利于减少不必要的浪费，降低电池的整体生产成本，具有重大的实践意义。
附图说明
[0021]图1为本发明提供的一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法的流程图。具体实施方式
[0022]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。[0023]参见图1，本发明提供了一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，包括以下步骤：[0024]第一步，制备测量样品：将需要进行浆料涂布的一块极片基材(例如：可以为金属箔材，如铜箔或铝箔，也可以为已在底面涂布浆料并烘干、但顶面还需要涂布浆料的箔材)，粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面，获取需要测量的样品；[0025]第二步，样品测量：将第一步获得的样品，放置在表面张力仪的水平工作台上，然后使用二碘甲烷和水作为用于接触角测量的检测液体，分别测量与样品(粘贴有基片基材的光滑铁板)上极片基材的接触角，然后计算获得样品上极片基材的表面自由能，同时，还使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料(即液体浆料)的表面张力；[0026]第三步，预测打卷情况(即测量结果分析)：根据第二步得到的浆料的表面张力和样品上极片基材的表面自由能两者的差值大小，对极片基材在涂布中发生打卷的可能性进行判断，具体为：差值的绝对值越大，可能性越大，反之，差值的绝对值越小，可能性越小。[0027]需要说明的是，对于本发明，通过第三步，通过观察差值的大小，可以对涂布打卷与否进行指导说明。因此，本发明能够提前预测电池极片基材在浆料涂布过程中出现打卷问题的可能性，有利于减少不必要的浪费，降低电池的整体生产成本。[0028]在第一步中，具体实现上，光滑铁板是一块面积为50mm(宽度)×125mm(长度)的铁板。
[0029]在第一步中，具体实现上，需要说明的是，在粘贴极片基材时，避免用手去触碰极基材的表面，以避免手上的污渍影响测试的结果。
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CN 110927016 A[0030]
说 明 书
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在第一步中，具体实现上，极片基材粘贴在预设尺寸的光滑铁板表面之后，极片基
材的表面要保持平整。[0031]在第二步中，具体实现上，第一步获得的样品，水平放置在表面张力仪的水平工作台上，也就是说，样品的测试位置要平整。[0032]在第二步中，具体实现上，水和二碘甲烷作为用于接触角测量的检测液体，在测量接触角时，滴落量的取值范围统一为2～3微升。[0033]在第二步中，具体实现上，采用悬滴法测试表面张力，在使用表面张力仪测试表面张力时，使用的滴落量为所测试液体(即浆料液体)完全滴落时体积的80％。悬滴液滴所使用注射器为瑞士汉密尔顿HAMILITON的81341型注射器。所述使用液体量为表面张力仪厂家提供的建议用量，并已进行验证，验证结果如下表所示：水滴体积表面张力(mN/m)二碘甲烷体积表面张力
1.9369.621.346.993.0870.881.647.794.0770.971.848.125.0571.171.948.436.1271.222.0(80％)48.567.0471.52.248.458.0871.412.348.359.0671.492.448.2810.05(约80％)71.712.548.3111.0071.5——12..0671.53——13.0571.56——＞13.10完全滴落——20℃表面张力标准72.8表面张力标准50.2
[0035]在本发明中，具体实现上，所述表面张力仪为瑞士百欧林科技有限公司生产的ThetaLite100型表面张力仪，配套分析软件为OneAttension。所述表面张力仪用于光学测量，所述分析软件用于具体的数据处理。关于表面自由能的具体计算过程，为现有公知的技术内容，在此不再赘述。[0036]在第二步中，具体实现上，在计算样品上极片基材的表面自由能时，多次选取数据进行分析时，要选择滴落后相同时间点的水和二碘甲烷接触角数值。[0037]在第二步中，具体实现上，在使用表面张力仪，测量涂布在样品上极片基材顶面的浆料(即液体浆料)的表面张力时，具体的测量位置为：在样品上极片基材顶面上选择的四个点，这四个点是一个正方形的四个顶点。[0038]在第三步中，具体实现上，当差值的绝对值，小于预设值时，判断极片基材在涂布时不会发生打卷。
[0039]具体实现上，预设值可以根据用户的需要进行预先设置，例如可以为2.5或者4.285(即实施例2中，负极浆料表面张力37.19与箔材自由能32.905的差值)。[0040]因此，由上述过程，本发明可以形成一整套的涂布过程中打卷问题的预测方法。
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[0034]
CN 110927016 A[0041]
说 明 书
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基于以上技术方案可知，本发明公开一种运用表面张力测试仪，对所需进行涂布
的液体进行表面张力测量以及对基材进行表面自由能的测量，根据差值判断是否打卷，随后调整表面张力值，能够做到提前预防的效果。本发明的方法可控性高，操作简单，无需进行涂布，能够有效的降低电池的整体生产成本，减少不必要的浪费。[0042]需要说明的是，对于本发明，本发明结合浆料多维度解析技术中浸润性分析的部分，对作为液体的浆料的表面张力和作为固体的电池极片基材的表面自由能进行测量分析，判断电池极片在浆料涂布过程中出现打卷问题的可能性，能够对分析电池极片基材在浆料涂布过程中的打卷问题以及箔材选择，给予一定的帮助。[0043]为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
[0044]实施例1。
[0045]本发明可以作为一种针对正极双层涂布外层涂布过程中打卷的预测方法，具体包括以下步骤：[0046]第一步，制备测量样品：将涂布好的底层正极片取一小块，粘贴在面积为50mm×125mm的光滑铁板上。[0047]第二步，样品测量：将样品放到表面张力仪的水平工作台上，分别使用二碘甲烷和水分别测量与基材的接触角，然后使用软件计算出基材的表面自由能。使用表面张力仪测量所涂浆料液体的表面张力。结果如下表所示：
[0048]
第三步，预测打卷情况(即测量结果分析)：浆料的表面张力和底层极片的表面自由能差值为2.5时，极片在进行浆料涂布过程中未发生打卷现象，分散剂可降低液体表面张力，但是效果不明显，差值为20.55和17.33的涂布过程中，出现严重打卷现象。[0050]实施例2。
[0051]本发明可以作为一种负极涂布过程中打卷的预测方法，具体包括以下步骤：[0052]第一步，制备测量样品：将需要进行涂布的箔材，取一小块粘贴在面积为50mm×125mm的光滑铁板上。[0053]第二步，样品测量：将样品放到表面张力仪的水平工作台上，分别使用二碘甲烷和水，来分别测量与基材(即箔材)的接触角，然后使用软件计算出基材的表面自由能。同时，使用表面张力仪测量所涂浆料液体的表面张力。结果如下表所示：
[0049]
[0054]
[0055]
第三步，预测打卷情况(即测量结果分析)：此次实施例2中，根据浆料的表面张力和基材表面自由能的差值大小，为防止打卷现象发生，故负极G49和G9浆料只适用于在8um铜箔上进行涂布，负极EV7浆料适用于在10um铜箔上进行涂布，这也为电池设计厚度相关问
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说 明 书
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题提供另一项理论依据，不仅要为了保证电池厚度，来调整箔材厚度，同时需要考虑涂布过程中的打卷问题。
[0056]基于以上技术方案可知，本发明的方法具有以下优点：[0057]1、本发明的方法要求条件简单，过程简易，能在不过度浪费的前提下起到预防作用；
[0058]2、本发明的方法运用液体浸润性的原理，对非正常极片涂布的过程，同样具有一定的指导意义。
[0059]综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子电池涂布打卷问题的预测方法，其能够提前预测电池极片基材在浆料涂布过程中出现打卷问题的可能性，有利于减少不必要的浪费，降低电池的整体生产成本，具有重大的实践意义。[0060]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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说 明 书 附 图
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图1
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