本发明属于锂电池性能评价技术领域，具体涉及一种锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法。

背景技术：

锂电池中有粘结剂，粘结剂一般为高分子聚合物，在电解液中会发生溶胀，从而造成电池膨胀，极片剥离强度降低，从而降低电池的使用寿命。而目前评测粘结剂的溶胀性能通常是采用如下方法：将粘结剂先打成胶液，然后制作成胶膜，放在高温电解液中浸泡，称重量，通过将浸泡后胶膜增加重量除以浸泡前胶膜的重量来计算溶胀度。但是这种方法存在以下两方面的问题：

(1)目前制作出来的胶膜内有少量气泡在一定程度上会影响评测结果；

(2)胶膜的状态和粘结剂在电池中的状态不同，不能很有效的反馈粘结剂在极片中的溶胀程度。

另外，目前都是在辊压后测试极片剥离强度，而电池在实际使用中，极片是浸泡在电解液中的，极片中的粘结剂会发生溶胀，导致其剥离强度会降低，因此，辊压后的剥离强度大，并不一定代表粘结剂溶胀后极片的剥离强度也依然大。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种能够有效准确的评价锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法，包括如下步骤：

s1.将粘结剂、导电剂和电极活性物质合浆、涂布、辊压成极片；

s2.辊压后的极片放置24～48小时；

s3.裁取至少五个尺寸形状一样的极片，分别测量各极片的厚度t1、重量w1和剥离强度p1；

s4.将s3的各极片分别浸泡在电解液中，电解液放在50～70℃环境下；

s5.浸泡8～12天，每隔24小时将各极片取出吸干极片表面的电解液，并每天分别测试各极片的厚度和重量；

s6.直到s5的各极片的厚度和重量保持不变，记录各极片的厚度t2和重量w2，再测试各极片的剥离强度p2；

s7.按照以下公式分别计算各极片的溶胀度ⅰ’、溶胀度ⅱ’和溶胀度ⅲ’；

溶胀度ⅰ’＝(t2-t1)/t1*100％；

溶胀度ⅱ’＝(w2-w1)/w1*100％；

溶胀度ⅲ’＝(p1-p2)/p1*100％；

然后，对各极片的溶胀度ⅰ’取平均值得到溶胀度ⅰ，对各极片的溶胀度ⅱ’取平均值得到溶胀度ⅱ，对各极片的溶胀度ⅲ’取平均值得到溶胀度ⅲ。

较佳地，所述粘结剂为pvdf(聚偏氟乙烯)、sbr(丁苯橡胶)、paa(聚丙烯酸)、pai(聚酰胺)、pva(聚乙烯醇)和pei(聚乙烯亚胺)。

优选地，所述步骤s1，辊压后的极片放置24小时。

优选地，所述步骤s4，电解液放在60℃环境下。

优选地，所述步骤s3，裁取的极片为正方形，尺寸为(5～10)*(5～10)mm。

在本发明的技术方案中，极片的厚度用千分尺测量；且极片的重量用精度为十万分之一的天平测量；极片的剥离强度用拉力机测量。

与现有技术相比，本发明通过将粘结剂、导电剂和活性物质做成极片，然后浸泡在电解液中，通过浸泡前后的重量、厚度、剥离强度综合评价粘结剂的溶胀性能，更能够有效准确的评价粘结剂的溶胀性。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例做详细说明。

实施例1

一种锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法，包括如下步骤：

s1.电化学电池用电极(正极)的制作：

将licoo2活性物质(aldrich公司制)90重量份、乙炔黑(denkablackhs-100：电化学工业株式会社制)4重量份、及聚偏二氟乙烯(pvdf-hsv900)的n-甲基-2-吡咯烷酮溶液(pvdf用量：6重量份)混合，制备固态成分浓度为50重量％的电化学电池用糊剂；

将上述糊剂涂布于厚度为20μm的铝箔(集电体)的一面并进行干燥，然后，进行辊压压缩成型，制作成厚度为70μm的正极片；

s2.辊压后的正极片放置24小时；

s3.测量正极片的厚度t1和重量w1，测量剥离强度p1；

s4.将正极片浸泡在电解液中，电解液放在60℃环境下；

其中，所述电解液由体积比为5:3:2的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯构成的有机溶剂；占有机溶剂浓度为1mol/l的lipf6锂盐；占该电解液质量0.05％的乙二醇二苯磺酸酯组成；

s5.浸泡10天，每隔24小时，将极片取出吸干极片表面的电解液，并每天分别测试极片的厚度和重量；

s6.直到极片的厚度和重量保持不变，记录极片的厚度t2和重量w2，再测试极片的剥离强度p2；

s7.按照以下公式分别计算各极片的溶胀度ⅰ’、溶胀度ⅱ’和溶胀度ⅲ’；

溶胀度ⅰ’＝(t2-t1)/t1*100％；

溶胀度ⅱ’＝(w2-w1)/w1*100％；

溶胀度ⅲ’＝(p1-p2)/p1*100％；

然后，对各极片的溶胀度ⅰ’取平均值得到溶胀度ⅰ，对各极片的溶胀度ⅱ’取平均值得到溶胀度ⅱ，对各极片的溶胀度ⅲ’取平均值得到溶胀度ⅲ。

实施例2

与实施例1步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2100。

实施例3

与实施例1步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2001。

实施例4

与实施例1步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为5130。

实施例5

一种锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法，包括如下步骤：

s1.电化学电池用电极(正极)的制作：

将limn2o4活性物质(aldrich公司制)90重量份、导电炭黑(denkablackhs-100：电化学工业株式会社制)4重量份、及聚偏二氟乙烯(pvdf-hsv900)的n-甲基-2-吡咯烷酮溶液(pvdf用量：6重量份)混合，制备固态成分浓度为50重量％的电化学电池用糊剂。

将上述糊剂涂布于厚度为20μm的铝箔(集电体)的一面并进行干燥，然后，进行辊压压缩成型，制作成厚度为70μm的正极片；

s2.辊压后的正极片放置30小时；

s3.测量正极片的厚度t1和重量w1，测量剥离强度p1；

s4.将极片浸泡在电解液中，电解液放在70℃环境下；

其中，所述电解液由体积比为5:3:2的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯构成的有机溶剂；占有机溶剂浓度为1mol/l的lipf6锂盐；占该电解液质量0.05％的乙二醇二苯磺酸酯组成；

s5.浸泡12天，每隔24小时，将极片取出吸干极片表面的电解液，并每天分别测试极片的厚度和重量；

s6.直到极片的厚度和重量保持不变，记录极片的厚度t2和重量w2，再测试极片的剥离强度p2；

s7.按照以下公式分别计算各极片的溶胀度ⅰ’、溶胀度ⅱ’和溶胀度ⅲ’；

溶胀度ⅰ’＝(t2-t1)/t1*100％；

溶胀度ⅱ’＝(w2-w1)/w1*100％；

溶胀度ⅲ’＝(p1-p2)/p1*100％；

然后，对各极片的溶胀度ⅰ’取平均值得到溶胀度ⅰ，对各极片的溶胀度ⅱ’取平均值得到溶胀度ⅱ，对各极片的溶胀度ⅲ’取平均值得到溶胀度ⅲ。

实施例6

与实施例5步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2100。

实施例7

与实施例5步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2001。

实施例8

与实施例5步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为5130。

实施例9

一种锂电池用粘结剂的溶胀性能的评估方法，包括如下步骤：

s1.电化学电池用电极(正极)的制作：

将lifepo4活性物质(aldrich公司制)90重量份、石墨烯(denkablackhs-100：电化学工业株式会社制)4重量份、及聚偏二氟乙烯(pvdf-hsv900)的n-甲基-2-吡咯烷酮溶液(pvdf用量：6重量份)混合，制备固态成分浓度为50重量％的电化学电池用糊剂。

将上述糊剂涂布于厚度为20μm的铝箔(集电体)的一面并进行干燥，然后，进行辊压压缩成型，制作成厚度为70μm的正极片；

s2.辊压后的极片放置18小时；

s3.测量极片的厚度t1和重量w1，测量剥离强度p1；

s4.将极片浸泡在电解液中，电解液放在50～70℃环境下；

其中，所述电解液由体积比为5:3:2的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯构成的有机溶剂；占有机溶剂浓度为1mol/l的lipf6锂盐；占该电解液质量0.05％的乙二醇二苯磺酸酯组成；

s5.浸泡8天，每隔24小时，将极片取出吸干极片表面的电解液，并且每天分别测试极片的厚度和重量；

s6.直到极片的厚度和重量保持不变，记录极片的厚度t2和重量w2，再测试极片的剥离强度p2；

s7.按照以下公式分别计算各极片的溶胀度ⅰ’、溶胀度ⅱ’和溶胀度ⅲ’；

溶胀度ⅰ’＝(t2-t1)/t1*100％；

溶胀度ⅱ’＝(w2-w1)/w1*100％；

溶胀度ⅲ’＝(p1-p2)/p1*100％；

然后，对各极片的溶胀度ⅰ’取平均值得到溶胀度ⅰ，对各极片的溶胀度ⅱ’取平均值得到溶胀度ⅱ，对各极片的溶胀度ⅲ’取平均值得到溶胀度ⅲ。

实施例10

与实施例9步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2100。

实施例11

与实施例9步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为fl2001。

实施例12

与实施例9步骤相同，区别仅在于粘结剂聚偏二氟乙烯的型号为5130。

对实施例1-12中粘结剂的溶胀性能进行综合评价，其中，粘结剂溶胀性能的综合评价结果计算方式为：取各组自身对应的溶胀度ⅰ、溶胀度ⅱ和溶胀度ⅲ的加权平均值，该平均值越低，则表明对应粘结剂应用在锂电池中溶胀度越低。

表1实施例1-12中粘结剂的溶胀性能综合评价结果

结果表明：与hsv900相比，fl2100在电解液中溶胀相近；与5130相比，fl2100在电解液中溶胀较小；fl2001及lf2100耐电解液性均良好。

上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。