[发明专利]一种测试锂离子电池阳极片膨胀的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种测试锂离子电池阳极片膨胀的方法。

背景技术

随着时代的进步，人们对电子产品的外观要求越来越高，锂离子电池正朝着轻、薄的方向发展，因而需要制造出高能量密度的电池以满足市场需求。

锂离子电池一般包括阴极片、阳极片、间隔于所述阴极片和阳极片之间的隔膜，以及电解液，其中，阳极片中的活性物质一般采用石墨这一类的工艺成熟的物质。但是石墨等活性物质在冷压后会发生反弹，导致阳极片的体积变化；在电池循环过程中，由于锂离子嵌入石墨层中，使石墨层间距变大，也会导致阳极片的体积变化。以上两者的共同作用使得阳极片和电池会发生一定程度的体积膨胀。

为了设计出高能量密度的电池，我们需要准确知道阳极片的膨胀率。现有技术测试阳极片在充放电循环过程中的膨胀率的方法一般是：在卷绕前用千分尺测出阳极片的厚度，记为初始厚度d₀，然后在电池开始循环一定次数后，拆解电池，取出阳极片，再次用千分尺测试阳极片的厚度，记为d₁，d₁/d₀得到循环后阳极片的膨胀率。这种测试方法可以在一定程度上测得阳极片的膨胀率，但是阳极片的厚度分布存在一定的不均匀性，选取不同的测试位点时，用千分尺测试阳极片的厚度会导致一定的误差，测得的数据一致性差，不能准确测得阳极片的膨胀率。

有鉴于此，确有必要提供一种能够准确测得锂离子电池阳极片膨胀的方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种能够准确测得锂离子电池阳极片的膨胀的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试锂离子电池阳极片膨胀的方法，包括以下步骤：

步骤一，极片或隔膜的处理：选择待组装的阳极片、阴极片和隔膜，任意选定阳极涂布区域S，然后在所述S区域、组装时与S区域对应的阴极涂布区域T或者组装时与S区域对应的隔膜区域R三者中的至少一个位置上粘贴锂离子绝缘材料；

步骤二，电芯组装及充放电：将步骤一处理后的阳极片、阴极片和隔膜组装成电芯，之后置入包装袋、注入电解液，然后对电芯进行充放电；

步骤三，阳极片膨胀率的测量和计算：拆解充放电后的电芯，测量S区域的厚度H_S和S区域周边的阳极涂布区Z的厚度H_Z，计算膨胀率。

作为本发明测试锂离子电池阳极片膨胀的方法的一种改进，所述锂离子绝缘材料为聚丙烯(PP)基胶带、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基胶带或聚酰亚胺(PI)基胶带。

作为本发明测试锂离子电池阳极片膨胀的方法的一种改进，所述锂离子绝缘材料的形状为圆形、正方形或等腰梯形。

作为本发明测试锂离子电池阳极片膨胀的方法的一种改进，步骤三中膨胀率的测量采用厚度扫描的方式，在阳极片上扫描一条贯穿S区域及Z区域的表征极片膨胀量的厚度曲线，之后计算出S区域与Z区域的极片厚度差距(H_Z-H_S)。

作为本发明测试锂离子电池阳极片膨胀的方法的一种改进，膨胀率的计算公式为：

阳极片双面膨胀：膨胀率＝(H_Z-H_S)/(H_S-H_A)

阳极片单面膨胀：膨胀率＝ΔH/H_D

其中，H_A为阳极片的基材厚度为H_A，H_D为S区域组装时的单面涂层厚度。

本发明的另一种测试锂离子电池阳极片膨胀的方法，包括以下步骤：

步骤一，阴极片的处理：选择待组装的阳极片、阴极片和隔膜，任意选定阳极涂布区域S，然后采用溶剂去除组装时与S区域对应的阴极涂布区域T上的阴极涂层；

步骤二，电芯组装及充放电：将步骤一处理后的阳极片、阴极片和隔膜组装成电芯，之后置入包装袋、注入电解液，然后对电芯进行充放电；

步骤三，阳极片膨胀率的测量和计算：拆解充放电后的电芯，测量S区域的厚度H_S和S区域周边的阳极涂布区Z的厚度H_Z，计算膨胀率。

作为本发明测试锂离子电池阳极片膨胀的方法的一种改进，所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮、丙酮或无水乙醇。