如何測試電極涂層在電極表面的附著牢度

摘要：電極涂層是否易脫落是影響電池使用性能及壽命的重要因素。本文通過180度剝離試驗測試了電極樣品表面涂層的剝離力值，并介紹了試驗原理、設(shè)備XLW(PC)智能電子拉力試驗機的參數(shù)及適用范圍、試驗過程等內(nèi)容，為如何檢測電極涂層的附著牢度提供參考。

關(guān)鍵詞：電極涂層、附著牢度、剝離力值、180度剝離、智能電子拉力試驗機、涂層脫落

1、意義

根據(jù)涂層材料及電極種類的不同，電極涂層具有多種功能，如良好的電化學(xué)活化功能、提高電極的抗氧化能力等。涂層在電極表面附著的牢固程度是決定涂層能否充分發(fā)揮上述功能的重要因素，若涂層的附著牢度較差，甚至發(fā)生脫落，則會降低甚至失去其活化與抗氧化功能，導(dǎo)致電極失效、損耗嚴重，極大地降低電池的使用壽命。隨著電池在汽車、電力儲能、移動通信、新能源儲能動力電源、航箜等領(lǐng)域的推廣及應(yīng)用，使用壽命對電池的應(yīng)用性能顯得更為重要，因此更應(yīng)該重視電極涂層附著牢度的檢測與研究。本文針對性的介紹了一種檢測涂層附著牢度的有效測試方法。

圖1 涂層電極舉例

2、試驗樣品

本文以黑色涂層電極片為試驗樣品。

3、試驗依據(jù)

目前，國內(nèi)尚未發(fā)布與電極涂層附著牢度相關(guān)的檢測方法標準，本次試驗的試樣制備部分操作依據(jù)GB/T 7707-2008《凹版裝潢印刷品》中有關(guān)墨層結(jié)合牢度部分進行，測試過程則采用GB 8808-1988《軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗方法》進行。

4、試驗設(shè)備

本次試驗采用XLW(PC)智能電子拉力試驗機測試樣品的剝離強度。

4.1 試驗原理

本次檢測是通過測試膠粘帶將涂層從電極表面剝離所需要力值的大小評價涂層在電極表面的附著牢度。試驗時將試驗裝夾在下夾具中，該夾具固定不動，粘貼涂層所用膠帶的自由端固定在上夾具中，該夾具可按照設(shè)定的速度向上移動，從而帶動膠粘帶將涂層從電極表面剝離。上夾具配置的力值傳感器實時記錄剝離過程產(chǎn)生的力值，記錄力值的平均值作為電極涂層的剝離力值。

圖2  XLW(PC)智能電子拉力試驗機

4.2 設(shè)備參數(shù)

500 N、50 N兩種規(guī)格的力值傳感器可供選擇，測試精度為0.5級，在行業(yè)內(nèi)，有效的保證了試驗結(jié)果的準確性；根據(jù)相關(guān)標準規(guī)定，設(shè)備提供50 mm/min、100 mm/min、150 mm/min、200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min、500 mm/min七種試驗速度，可根據(jù)試驗標準要求自由設(shè)定；1000 mm的超長行程可以滿足超大變形率材料的測試；限位保護、過載保護、自動回位以及掉電記憶等智能配置，保證用戶的操作安全；一臺試驗機集成拉伸、剝離、撕裂等七種獨立的測試程序，為用戶提供了多種試驗項目的選擇。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備可用于塑料薄膜、復(fù)合膜、薄片等材料的剝離強度性能、拉伸性能、拉斷力、抗拉強度與變形率、抗撕裂性能、熱封強度性能、抗穿刺性能等指標的測試；可用于*蓋、軟橡膠瓶塞、口服液蓋穿刺/拉拔力的測試；可用于膠帶解卷力、塑料瓶抗壓力、組合蓋及果凍杯、酸奶杯蓋膜的開啟力等產(chǎn)品與包裝性能的測試。

(2) 本設(shè)備可滿足ISO 37、GB/T 10004、GB 8808、GB/T 1040.1、GB/T 1040.2、GB/T 1040.3、GB/T 1040.4、GB/T 1040.5、QB/T 2358、QB/T 1130、ASTM D882、ASTM D1938、ASTM D3330等20余項國內(nèi)外相關(guān)標準。

5、試驗過程

(1) 從含涂層電極樣品表面裁取寬為15.0 mm，長度100 mm的試樣5片，從滿足標準要求的膠粘帶上裁取寬15.0 mm，長度至少250 mm的膠粘帶5條。

(2) 分別將5條膠粘帶粘貼在5條試樣上，兩者的寬度方向應(yīng)*對齊，用膠粘帶壓輥機將粘貼好膠粘帶的試樣輥壓3次，放置10 min。

(3) 在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、試驗速度、無效頭長、無效尾長等參數(shù)信息。

(4) 將膠粘帶的自由端及試樣分別裝夾在設(shè)備的上、下夾具中，點擊試驗選項，試驗開始。上夾具向上運動，使粘有涂層的膠粘帶與試樣電極發(fā)生剝離，試驗結(jié)束后，設(shè)備顯示試驗結(jié)果。按照此裝樣試驗過程測試其余4片試樣。

6、試驗結(jié)果

本次試驗所測試5片試樣的測試結(jié)果分別為0.831 N/15mm、0.806 N/15mm、0.846 N/15mm、0.811 N/15mm、0.795 N/15mm，則將樣品的涂層從電極表面剝離所需要的力值為0.818 N/15mm。

7、結(jié)論

涂層在電極表面的附著牢度是影響電池使用壽命的重要因素。本文利用180度剝離試驗方法測試了將涂層從電極樣品表面剝離所需要的力值，并以此來表征涂層在電極表面的附著牢度，試驗簡單，且設(shè)備易于操作，測試結(jié)果可靠。為了更好的模擬電極的實際應(yīng)用環(huán)境，還可根據(jù)實際情況，將制備好的試樣放置在高溫環(huán)境中處理一段時間進行測試。濟南蘭光機電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的*，現(xiàn)有設(shè)備可測試包裝材料的阻隔性能、物理機械性能、衛(wèi)生性能等性能指標。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進技術(shù)溝通與合作。