一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法技术

技术编号:18891574 阅读:8 留言:0更新日期:2018-09-08 09:39
一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,包括以下步骤:将粘结剂原料调制成粘度为50‑15000mpa·s的粘结剂溶液。将所述粘结剂溶液涂覆于金属箔片上,所述粘结剂溶液的涂覆厚度为300~400μm;60℃~100℃烘烤6~8h后,所述金属箔片表面形成粘结剂薄膜。将粘有所述粘结剂薄膜的金属箔片裁剪成长50~200mm,宽15~20mm的片状物。将所述片状物放置于质量分数为30%~70%的盐酸溶液中,所述片状物中的金属箔片溶于所述盐酸溶液中,形成胶层;将所述胶层用蒸馏水洗涤,得到粘结剂薄膜,最后所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试。本发明专利技术提供的粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法能够方便快捷的测试出锂离子电池中的粘结剂的性能,为筛选粘结剂时提供可靠依据。

A test method for extensibility, tensile strength and modulus of elasticity of adhesives

A test method for the elongation, tensile strength and elastic modulus of a binder consists of the following steps: the binder raw material is prepared into a binder solution with a viscosity of 50 to 15 000 MPa s. The binder solution is coated on the metal foil, and the coating thickness of the binder solution is 300-400 micron, and the metal foil surface is formed after baking at 60-100 for 6-8 hours. The foil that adhered to the adhesive film is clipped to 50 to 200mm and 15 to 20mm width. The sheet is placed in a hydrochloric acid solution with a mass fraction of 30%-70%, and the metal foil in the sheet is dissolved in the hydrochloric acid solution to form an adhesive layer; the adhesive layer is washed with distilled water to obtain a adhesive film, and the adhesive film is finally tested for elastic modulus. The testing method for the elongation, tensile strength and elastic modulus of the binder provided by the invention can conveniently and quickly test the performance of the binder in the lithium ion battery, and provide a reliable basis for screening the binder.

【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法
本专利技术涉及粘结剂
,尤其涉及一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法。
技术介绍
粘结剂是锂离子电池中重要的组成部分,其用量虽少,但却在锂离子电池中起着至关重要的作用。电极中加入粘结剂主要是为了粘覆活性电极材料和导电剂,使极片组分与集流体有良好接触;同时稳定极片内部结构,缓解电极材料在脱嵌锂过程中带来的体积收缩膨胀。粘结剂的物理性质直接影响到浆料的理化性能、极片的加工性能,继而影响到电池的电化学性能和安全性能。因此,粘结剂的选择和优化对锂离子电池的发展具有重要的研究价值。目前,粘结剂的弹性模量测试,需要将粘结剂制成薄膜,再用拉力测试仪进行测试,但粘结剂的薄膜过程相对困难,比如将粘结剂涂覆于玻璃板、钢板或非聚四氟乙烯塑料板上,干燥完成后,粘结剂与基材粘在一起,不容易剥离下来,无法进行测试;另一种方法将粘结剂涂覆于聚四氟乙烯塑料板上,虽然解决了粘结剂无法从基材上剥离的问题,但干燥时,随着溶剂的挥发,薄膜会收缩,得到的薄膜厚度不均匀,测试结果不可靠。鉴于此,实有必要提供一种新的粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,能够方便快捷的测试出锂离子电池中的粘结剂的性能,为筛选粘结剂时提供可靠依据。为了实现上述目的,本专利技术提供一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,包括以下步骤:步骤1,将粘结剂原料调制成粘度为50-15000mpa·s的粘结剂溶液;步骤2,将所述粘结剂溶液涂覆于金属箔片上,所述粘结剂溶液的涂覆厚度为300~400μm;60℃~100℃烘烤6~8h后,所述金属箔片表面形成粘结剂薄膜;步骤3,将粘有所述粘结剂薄膜的金属箔片裁剪成长50~200mm,宽15~20mm的片状物;步骤4,将所述片状物放置于质量分数为30%~70%的盐酸溶液中,所述片状物中的金属箔片溶于所述盐酸溶液中,形成胶层;将所述胶层用蒸馏水洗涤,得到粘结剂薄膜;步骤5,所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试。在一个优选的实施方式中,所述步骤5具体为:将所述粘结剂薄膜的两端分别与拉力测试仪的上夹具及下夹具相固定连接,所述上夹具与所述下夹具之间的初始距离为L0;设定所述上夹具向远离所述下夹具方向匀速运动,直至所述上夹具与所述下夹具之间的所述粘结剂薄膜拉断,得到所述上夹具与所述下夹具之间的形变距离为L1,拉力测试仪测得的最大拉力F;得出粘结剂薄膜的延伸率ε=(L1-L0)/L0*100%;及所述粘结剂薄膜的抗拉强度σ=F/A,A为粘结剂薄膜的抗拉破坏截面面积;得出所述粘结剂薄膜的弹性模量E=σ/ε。在一个优选的实施方式中,所述粘结剂包括以有机溶剂为分散剂的油性粘结剂及以水为分散剂的水性粘结剂。在一个优选的实施方式中,所述金属箔片包括由镁、铝、锌、铁、锡、铅中的一种或多种金属制成的箔片。在一个优选的实施方式中,所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试之前还包括用防粘剂拭擦所述粘结剂薄膜的表面。在一个优选的实施方式中,所述防粘剂为滑石粉。在一个优选的实施方式中,所述金属箔片为铝箔。在一个优选的实施方式中,所述片状物的尺寸为100mm*15mm。本专利技术提供的粘结剂弹性模量、延伸率及抗拉强度的测试方法,通过盐酸溶解金属箔片,保证粘结剂薄膜厚度均匀;能较准确快捷的测试出粘结剂的弹性模量、延伸率及抗拉强度,并通过测得的弹性模量筛选出满足硅基负极材料的使用要求的粘结剂,从而有效提高硅基负极材料在循环过程中保持电极结构的稳定性。【附图说明】图1为本专利技术提供的粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法的测试示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白,以下结合附图和具体实施方式,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术,并不是为了限定本专利技术。锂离子电池中的粘结剂根据分散介质的性质,包括以有机溶剂为分散剂的油性粘结剂及以水为分散剂的水性粘结剂。油性粘结剂中,聚偏氟乙烯(PVDF)的均聚物和共聚物应用得最为广泛。相比于油性粘结剂,水性粘结剂环保、廉价且使用更安全、逐渐得到推广。目前研究较多的水性负极材料粘结剂是丁苯橡胶(SBR)/羧甲基纤维素(CMC)和丙烯酸酯(PAA)等水性粘结剂。具有高比容量的硅基负极材料是获得高能量密度锂离子电池的关键材料之一。然而,在嵌/脱锂过程中,硅的体积变化达到300%以上,剧烈的体积变化所产生的内应力,容易导致电极粉化、剥落,影响循环稳定性。粘结剂作为维持电极结构的主要成分,筛选具有新的结构和性能的聚合物粘结剂,来满足硅基负极材料的使用要求,可以有效提高硅基负极在循环过程中电极结构的稳定性至关重要。本专利技术提供一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,包括以下步骤:步骤1,将粘结剂原料调制成粘度为50-15000mpa·s的粘结剂溶液。步骤2,将所述粘结剂溶液涂覆于金属箔片上,所述粘结剂溶液的涂覆厚度为300~400μm;60℃~100℃烘烤6~8h后,所述金属箔片表面形成粘结剂薄膜。在本实施方式中,所述金属箔片包括由镁、铝、锌、铁、锡、铅中的一种或多种金属制成的箔片。步骤3,将粘有所述粘结剂薄膜的金属箔片裁剪成长50~200mm,宽15~20mm的片状物;可以理解地,所述片状物包括金属箔片及设置于所述金属箔片上的粘结剂薄膜。步骤4,将所述片状物放置于质量分数为30%~70%的盐酸溶液中,所述片状物中的金属箔片溶于所述盐酸溶液中,形成胶层;将所述胶层用蒸馏水洗涤,得到粘结剂薄膜。进一步地,用防粘剂拭擦所述粘结剂薄膜的表面。在本实施方式中,所述防粘剂为滑石粉。可以理解地,所述滑石粉能够防止所述粘结剂薄膜的表面过粘,不容易进行下一步弹性模量测试。在其他方式中,还可以通过其他粉末涂覆在所述粘结剂薄膜的表面。步骤5,所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试。请参阅图1,具体地,将粘结剂薄膜的两端分别与拉力测试仪的上夹具10及下夹具20相固定连接,所述上夹具10与所述下夹具20之间的初始距离为L0,设定所述上夹具10向远离所述下夹具20方向匀速运动,直至所述上夹具10与所述下夹具20之间的所述粘结剂薄膜拉断,得到所述上夹具10与所述下夹具20之间的形变距离为L1,拉力测试仪测得的最大拉力F。得出粘结剂薄膜的延伸率ε=(L1-L0)/L0*100%;及所述粘结剂薄膜的抗拉强度σ=F/A,A为粘结剂薄膜的抗拉破坏截面面积。从而得出所述粘结剂薄膜的弹性模量E=σ/ε。可以理解地,材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。弹性模量视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。实施例1所用的粘结剂为丁苯橡胶(SBR)步骤1,将丁苯橡胶(SBR)溶解于水中形成粘度为50-15000mpa·s的丁苯橡胶溶液。步骤2,将所述丁苯橡胶溶液涂覆于铝箔上,所述丁苯橡胶溶液的涂覆厚度为400μm,涂覆面积150mm*50mm;90℃烘烤6~8h后,在所述铝箔表面形成均匀透明的薄膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,将粘结剂原料调制成粘度为50‑15000mpa·s的粘结剂溶液;步骤2,将所述粘结剂溶液涂覆于金属箔片上,所述粘结剂溶液的涂覆厚度为300~400μm;60℃~100℃烘烤6~8h后,所述金属箔片表面形成粘结剂薄膜;步骤3,将粘有所述粘结剂薄膜的金属箔片裁剪成长50~200mm,宽15~20mm的片状物;步骤4,将所述片状物放置于质量分数为30%~70%的盐酸溶液中,所述片状物中的金属箔片溶于所述盐酸溶液中,形成胶层;将所述胶层用蒸馏水洗涤,得到粘结剂薄膜;步骤5,所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试。

【技术特征摘要】
1.一种粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,将粘结剂原料调制成粘度为50-15000mpa·s的粘结剂溶液;步骤2,将所述粘结剂溶液涂覆于金属箔片上,所述粘结剂溶液的涂覆厚度为300~400μm;60℃~100℃烘烤6~8h后,所述金属箔片表面形成粘结剂薄膜;步骤3,将粘有所述粘结剂薄膜的金属箔片裁剪成长50~200mm,宽15~20mm的片状物;步骤4,将所述片状物放置于质量分数为30%~70%的盐酸溶液中,所述片状物中的金属箔片溶于所述盐酸溶液中,形成胶层;将所述胶层用蒸馏水洗涤,得到粘结剂薄膜;步骤5,所述粘结剂薄膜进行弹性模量测试。2.如权利要求1所述的粘结剂延伸率、抗拉强度及弹性模量的测试方法,其特征在于:所述步骤5具体为:将所述粘结剂薄膜的两端分别与拉力测试仪的上夹具及下夹具相固定连接,所述上夹具与所述下夹具之间的初始距离为L0;设定所述上夹具向远离所述下夹具方向匀速运动,直至所述上夹具与所述下夹具之间的所述粘结剂薄膜拉断,得到所述上夹具与所述下夹具之间的形变距离为L1,拉力测试仪测...

【专利技术属性】
技术研发人员:王振峰邓昌源许辉李金林李路伟
申请(专利权)人:深圳市沃特玛电池有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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