CN107482272A - 锂离子电池极组内层间压强的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:采用压敏纸进行封装制备压强测量膜,将压强测量膜粘贴到电池的测量极片位置上,采用极片卷绕或叠片方式装配极组;对装配后的锂离子电池内部进行最大接触式压强测量,采用充电后压强测试或外部施压的压强测试方式。有益效果:本发明解决了电池内部接触压强无法直接测量的问题。本方法锂离子电池极组内层间压强的测量数据快速,要求条件简单,过程简易,适用范围广泛;可调节性强,能够运用于不同弧度范围的接触压强测量。
Description
技术领域
本发明属于锂电池领域,尤其涉及一种采用卷绕或者叠片方式制作的锂离子电池极组内层间压强的测量方法。
背景技术
近年来,消费类电子产品、新能源汽车及储能系统等领域的快速发展,对电池能量密度要求越来越高。为了在有限的空间内增加容量,固定化学体系的前提下,最直接也是最快的方式就是提高电池材料的压实密度来达到容量的小幅提升。
由于材料的压实密度增加,充放电过程中材料的膨胀率不断加大,使得电池中隔膜所受压强加大,微小缺陷破坏能力增强,使电池失效。另外,在圆柱形电池中由于膨胀力方向性更加复杂,使得极耳处对应的集流体更容易断裂,使电池失效。
测试锂离子电池极组内层间压强,可以指导电池组件的选择,对于电池组分材料(极耳、集流体、隔膜等)规格参数的规定有明显的指导意义。另外,对于软包电池,测试锂离子电池极组内层间压强,对热压、Backing以及新型的夹具化成工艺都有很好的指导意义。
要给出合理的集流体物理性质就需要对电池在充电过程中对集流体造成的压强给出具体的数值。而目前国外采用的是光纤测压法进行极组内部压强测试,而这种方法需要的设备复杂,成本非常高,而且不易操作。国内尚没有电池充电过程中极组内部压强的测量方法论文和专利。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,采用压敏纸测压方法进行电池充电过程极组内部压强的测量,测量数据快速,适用于各种型号锂离子电池。
本发明为实现上述目的,采用以下技术方案:一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:采用压敏纸进行封装制备压强测量膜,将压强测量膜粘贴到电池的测量极片位置上,采用极片卷绕或叠片方式装配极组;对装配后的锂离子电池内部进行最大接触式压强测量,采用充电后压强测试或外部施压的压强测试方式;具体步骤如下:
(1)制备压强测试膜:将压敏纸固定到含热熔胶的PE薄膜上,将PE薄膜沿压敏纸边缘对折,使PE薄膜与压敏纸完全贴合;对折后的PE薄膜边缘进行整体密封性的热塑工艺,热塑工艺温度为50-120℃,压强为0.1-0.5MPa,时间为3-6S;
(2)利用聚酰亚胺胶带或聚偏氟二乙烯胶将制备的压强测试膜粘贴到极片测量位置上,再进行电池极组制备及完成电池装配;
(3)建立RGB与压强关系的标准表格:根据压敏纸厂家提供颜色对应压强关系数据,读取颜色RGB值,建立RGB值与压强关系的标准表格;
(4)对上述制备的锂离子电池进行化成充电后,化成充电电流为0.1-1C,充电截止电压为4.2-4.35V,10min内拆开锂离子电池,取出压强测试膜,读取压强测试膜的RGB值,与标准表格进行对比,得到测量后的压强数值。
所述压强测试膜规格:长度为3-200mm,宽为3-200mm,厚度为0.2-2mm。
所述压敏纸规格:长度为1-197mm,宽为1-197mm,厚度为0.1-1.8mm。压敏纸压强测量范围为0.2-50MPa。
所述PE薄膜上的热熔胶采用乙烯-乙酸乙烯或醋酸乙烯酯共聚物胶或聚醚砜胶或聚氨酯胶粘剂胶或上述任意两种及两种以上的组合。
所述压强测试膜粘贴的极片测量位置为正极或者负极极片上的任意位置。
所述化成充电电流1C为满容量除以1小时的电流值。
所述锂离子电池为聚合物电池时,化成过程需要施加0.1-10MPa压强。
有益效果:本发明解决了电池内部接触压强无法直接测量的问题。本方法锂离子电池极组内层间压强的测量数据快速,要求条件简单,过程简易,适用范围广泛;可调节性强,能够运用于不同弧度范围的接触压强测量。
附图说明
图1是制备的压敏纸封装结构示意图;
图2是实施例1圆柱形电池极组卷绕成型示意图;
图3是实施例2聚合物电池极组叠片成型示意图。
图中:1、PE薄膜,2、着色层,3、热熔胶层,4、显色层,5、压强测试膜,6、圆柱形极组,7、叠片电池极组。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
详见附图,本实施例提供了一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,采用压敏纸进行封装制备压强测量膜,将压强测量膜粘贴到电池的测量极片位置上,采用极片卷绕或叠片方式装配极组;对装配后的锂离子电池内部进行最大接触式压强测量,采用充电后压强测试或外部施压的压强测试方式;具体步骤如下:
(1)制备压强测试膜:将压敏纸固定到含热熔胶的PE薄膜上,将PE薄膜沿压敏纸边缘对折,使PE薄膜与压敏纸完全贴合;对折后的PE薄膜边缘进行整体密封性的热塑工艺,热塑工艺温度为50-120℃,压强为0.1-0.5MPa,时间为3-6S;所述压强测试膜规格:长度为3-200mm,宽为3-200mm,厚度为0.2-2mm。所述压敏纸规格:长度为1-197mm,宽为1-197mm,厚度为0.1-1.8mm。压敏纸压强测量范围为0.2-50MPa。PE薄膜上的热熔胶采用EVA乙烯-乙酸乙烯或醋酸乙烯酯共聚物胶或PES聚醚砜胶或TPU聚氨酯胶粘剂胶或上述任意两种及两种以上的组合。
(2)利用聚酰亚胺胶带或聚偏氟二乙烯胶将制备的压强测试膜粘贴到极片测量位置上,再进行电池极组制备及完成电池装配;
(3)建立RGB与压强关系的标准表格:根据压敏纸厂家提供颜色对应压强关系数据,读取颜色RGB值,建立RGB值与压强关系的标准表格;
(4)对上述制备的锂离子电池进行化成充电后,化成充电电流为0.1-1C,充电截止电压为4.2-4.35V,10min内拆开锂离子电池,取出压强测试膜,读取压强测试膜的RGB值,与标准表格进行对比,得到测量后的压强数值。所述化成充电电流1C为满容量除以1小时的电流值。
所述压强测试膜粘贴的极片测量位置为正极或者负极极片上的任意位置。
所述锂离子电池为聚合物电池时,化成过程需要施加0.1-10MPa压强。
工作原理
制备的压强测试膜,避免压敏材料与电解液直接接触发生有机反应,干扰测试结果。在电池充电过程中,正负极材料会发生体积上的变化,导致内部压强增加,同时压强传导到压敏材料上,通过压敏材料的RGB数值读出压强。
实施例1
详见附图1-3,一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,步骤如下:
(1)如图1所示,制备压强测试膜(规格为长×宽×厚=60mm×20mm×0.2mm):将尺寸规格为长×宽×厚=45mm×5mm×0.15mm的压敏纸固定到含热熔胶的PE薄膜中,压敏纸的压强测试范围是0.5到50MPa,然后将PE薄膜沿压敏纸边缘对折,使PE薄膜与压敏纸完全贴合。然后对边缘进行热塑,热塑所用参数为温度80℃,压强0.3MPa,时间3s,保证整体的密封性。采用热塑方式制备的压强测试膜包括PE层1;着色层2;热熔胶层3和显色层4。
(2)如图2所示,将图1中的压强测试膜5,采用胶带粘黏的方式贴到正极片活性物质从内往外675mm处,胶带不覆盖在压敏区域,固定后进行圆形电池极组6卷绕。
(3)建立RGB与压强关系的标准表格:根据压敏纸厂家提供颜色对应压强关系数据,读取颜色RGB值,建立RGB值与压强关系的标准表格。
(4)将卷绕完的极组进行后续装配。化成到指定电压后,10min内拆开锂离子电池,取出压强测试膜,读取压强测试膜的RGB值,与标准表格进行对比,得到测量后的压强数值。经过多次测量,100%SOC电池内部接触压强值为5.0MPa。
实施例2
一种叠片电池充电过程中极片间压强的测量方法,步骤如下:
(1)制备压强测试膜(规格为长×宽×厚=60mm×20mm×0.2mm):将尺寸规格为长×宽×厚=45mm×5mm×0.15mm的压敏纸固定到含热熔胶的PEPE薄膜中,压敏纸的压强测试范围是0.5到50MPa,然后将PE薄膜沿压敏纸边缘对折,使PE薄膜与压敏纸完全贴合。然后对边缘进行热塑,热塑所用参数为温度80℃,压强0.3MPa,时间3s,保证整体的密封性。
(2)如图3所示,将压强测试膜采用胶带粘黏的方式贴到叠片电池极组7第5层的位置,胶带不覆盖在压敏区域,固定后进行极片叠片。
(3)建立RGB与压强关系的标准表格:根据压敏纸厂家提供颜色对应压强关系数据,读取颜色RGB值,建立RGB值与压强关系的标准表格。
(4)将叠片完的极组进行后续装配。在外部压强为0.1MPa的工装内进行化成充电,充电到指定电压后。10min内拆开锂离子电池,取出压强测试膜,读取压强测试膜的RGB值,与标准表格进行对比,得到测量后的压强数值。经过多次测量,100%SOC电池内部接触压强值为5.0MPa。
上述参照实施例对该一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:采用压敏纸进行封装制备压强测量膜,将压强测量膜粘贴到电池的测量极片位置上,采用极片卷绕或叠片方式装配极组;对装配后的锂离子电池内部进行最大接触式压强测量,采用充电后压强测试或外部施压的压强测试方式;具体步骤如下:
(1)制备压强测试膜:将压敏纸固定到含热熔胶的PE薄膜上,将PE薄膜沿压敏纸边缘对折,使PE薄膜与压敏纸完全贴合;对折后的PE薄膜边缘进行整体密封性的热塑工艺,热塑工艺温度为50-120℃,压强为0.1-0.5MPa,时间为3-6S;
(2)利用聚酰亚胺胶带或聚偏氟二乙烯胶将制备的压强测试膜粘贴到极片测量位置上,再进行电池极组制备及完成电池装配;
(3)建立RGB与压强关系的标准表格:根据压敏纸厂家提供颜色对应压强关系数据,读取颜色RGB值,建立RGB值与压强关系的标准表格;
(4)对上述制备的锂离子电池进行化成充电后,化成充电电流为0.1-1C,充电截止电压为4.2-4.35V,10min内拆开锂离子电池,取出压强测试膜,读取压强测试膜的RGB值,与标准表格进行对比,得到测量后的压强数值。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述压强测试膜规格:长度为3-200mm,宽为3-200mm,厚度为0.2-2mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述压敏纸规格:长度为1-197mm,宽为1-197mm,厚度为0.1-1.8mm。压敏纸压强测量范围为0.2-50MPa。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述PE薄膜上的热熔胶采用乙烯-乙酸乙烯或醋酸乙烯酯共聚物胶或聚醚砜胶或聚氨酯胶粘剂胶或上述任意两种及两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述压强测试膜粘贴的极片测量位置为正极或者负极极片上的任意位置。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述化成充电电流1C为满容量除以1小时的电流值。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池极组内层间压强的测量方法,其特征是:所述锂离子电池为聚合物电池时,化成过程需要施加0.1-10MPa压强。
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