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小分享 大共進 ∣ 想要實現電極片集流體的“強效粘結”?離不開試驗的驗證!


說起鋰離子電池,大家非常熟悉!智能電子產品、電動汽車、工業儲能……樣樣離不開鋰離子電池。但鋰離子電池內部結構是什么樣?可能非專業人士沒有幾人清楚。

鋰離子電池無論形狀如何,一般是由正極片、負極片、隔膜和電解液構成。它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動工作。充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極,嵌入到負極片碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。放電時,負極的鋰離子脫出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。

其中,電極是鋰離子電池內部電化學反應區域,是將活性物質和粘結劑的漿料均勻涂覆在金屬集流體上制得,如圖1。一般采用鋁箔為正極的集流體,銅箔為負極的集流體。集流體與活性物質接觸,起到將活性物質產生的電流匯集,對外進行大電流輸出。故集流體與活性物質的粘結接觸情況對于電池性能至關重要!

 圖1、電極片結構

現實,總會生出各種磨礪。在鋰離子電池充放電過程中,集流體與活性物質的粘結也會受到意外因素的“考驗”。這一過程中,Li+在電極材料上反復嵌入與脫出,使電極活性物質的結構發生變化,多次收縮與膨脹,極易導致集流體與活性材料的脫離,從而使電池內阻加大,影響電池的循環壽命。因此,為了更好的應對各種意外對鋰離子電池集流體粘結強度的影響,預先的試驗測試和驗證研究必不可少!

這方面,蘭光有一定的經驗。近日,蘭光針對某一鋰離子電池的電極片集流體的“粘結效果”做了一次試驗驗證,如圖2。

試驗對象是裁取成1.9cm寬的正極片條。利用雙面膠將其電極表面粘貼在不銹鋼板上。將試樣的一端做預剝離處理,使部分鋁集流體與電極活性物質分離。利用XLW(PC)智能電子拉力試驗機的“180°剝離”功能,將剝開的鋁集流體與正極片未剝離一端分別夾于拉力機的上下夾具。啟動儀器,以10mm/min的速度分離上下夾具。儀器將會自動出具剝離過程的剝離強度。

圖2、正極片集流體剝離強度試驗 

目前,針對提升集流體與電極活性物質的“粘結強度”的研究方興未艾,鋰電行業也積累了相當豐富的改性實踐經驗。加強試驗的驗證,或許能為研究與實踐帶來更多分析數據,促進鋰離子電池性能的進一步提高。

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