[发明专利]电池极片柔韧度表征方法及柔韧度测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及膜片力学性能测试领域，更具体地说，本发明涉及一种电池极片柔韧度表征方法及相关的柔韧度测试装置。

背景技术

随着现代社会的发展和环保意识的增强，越来越多的设备选择以可充电二次电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具、电动汽车等等，这为可充电二次电池的应用与发展提供了广阔的空间，同时也对二次电池提出了更高的要求，希望其能够具有更高的容量、良好的安全性以及较长的循环寿命等。

但是，高容量要求电池极片具有更高的涂布重量和压实密度，这都使得电池极片的柔韧度变差，尤其是正极片。在方形电芯极片的卷绕过程中，特别是正极片弯折时，卷心两侧受到的挤压切应力和外部受到的拉升切应力最大，导致膜片容易在卷绕两侧发生断裂；而在圆柱形电芯卷绕时，卷绕内圈的极片打皱程度也和极片的柔韧度有很大关系。在具有卷绕结构的方形电芯的整形过程中，电芯受到来自外部的压力，卷绕两端的电芯极片产生的形变和切应力最大，极易发生断裂。可见，柔韧度差的极片，一方面影响卷绕工序的优率，导致经济损失，另一方面容易断裂而出现铝箔毛刺、膜片掉粉，以致影响电芯的K值甚至安全性能。

目前，对电池极片的柔韧度表征主要有两种方法，方法之一是用不同直径的卷轴来卷绕极片，再通过肉眼辨别极片的打皱程度；方法之二是将电池极片对折后进行拉伸，并对着灯光看是否有裂口。这两种方法都在较大程度上依赖人的主观判断，精度有限，对于柔韧度差别小的极片不能进行有效的区别，也不能对极片柔韧度进行定量表征。

有鉴于此，确有必要开发一种精度较高的电池极片柔韧度表征方法及柔韧度测试装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种精度较高的电池极片柔韧度表征方法及柔韧度测试装置，以对电芯极片的柔韧度进行定量表征。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电池极片柔韧度表征方法，其包括以下步骤：(1)将电池极片裁剪为一定尺寸的矩形，并卷成单层圆柱面；(2)从与电池极片圆柱面垂直的方向，匀速地对圆柱面施加压力使之发生固定的椭圆形变；(3)在形变过程中，检测圆柱极片左右两端的切应力和上下两端的相应位移，得到切应力-位移曲线；(4)分析处理切应力-位移曲线，得出电池极片的柔韧度表征量。

作为本发明电池极片柔韧度表征方法的一种改进，所述步骤(4)中采用的分析处理方法为：以所述电池极片圆柱面发生固定形变时左右两端所对应的切应力来表征极片的柔韧度。

作为本发明电池极片柔韧度表征方法的一种改进，所述步骤(4)中采用的分析处理方法为：以所述切应力-位移曲线的平均斜率来表征极片的柔韧度。

作为本发明电池极片柔韧度表征方法的一种改进，所述步骤(1)中裁剪得到的矩形极片尺寸为：宽度30-40毫米，长度100-110毫米。

作为本发明电池极片柔韧度表征方法的一种改进，所述步骤(2)中是以小于2mm/s的速度对极片的圆柱面施加压力的。

为了实现上述发明目的，本发明还提拱了一种电池极片柔韧度测试装置，其包括动态加载机构、动态信号采集单元、动态信号传递单元和数据处理单元，动态加载机构包括主机架、低速气缸、平行压板和样品平台，低速气缸和样品平台固定在主机架上，待测试极片固定在样品平台上，平行压板固定在低速气缸上对待测试极片起加载施压作用，低速气缸、平行压板和样品平台在空间上垂直对应，动态信号采集单元和动态加载机构机械连接，动态信号采集单元、动态信号传递单元、数据处理单元依次通过信号连接。

作为本发明电池极片柔韧度测试装置的一种改进，所述样品平台的中心线上设置有两个凸起的长方形定位珊和两个平行于平台的磁铁，一个专用于固定电池极片的固定卡扣上开设有两个长方形的穿孔，固定卡扣通过磁铁定位于样品平台上。

作为本发明电池极片柔韧度测试装置的一种改进，所述动态信号采集单元包括光纤位移传感器和动态载荷传感器，光纤位移传感器设于平行压板上，用于检测平行压板在垂直方向上的位移变化量，动态载荷传感器设于样品平台的下面，用于检测圆柱面极片两端所受到的切应力。

作为本发明电池极片柔韧度测试装置的一种改进，所述动态信号传递单元是一个电磁信号转换器，其与光纤位移传感器、动态载荷传感器及数据处理单元分别建立电信号连接，可将光纤位移传感器、动态载荷传感器采集到的电磁信号转换成可供数据处理单元识别处理的信号并将其传送给数据处理单元，数据处理单元把从动态信号传递单元接收到的位移、切应力信号制作成切应力-位移曲线。