如何测试电极涂层在电极表面的附着牢度

摘要：电极涂层是否易脱落是影响电池使用性能及寿命的重要因素。本文通过180度剥离试验测试了电极样品表面涂层的剥离力值，并介绍了试验原理、设备XLW(PC)智能电子拉力试验机的参数及适用范围、试验过程等内容，为如何检测电极涂层的附着牢度提供参考。

关键词：电极涂层、附着牢度、剥离力值、180度剥离、智能电子拉力试验机、涂层脱落

1、意义

根据涂层材料及电极种类的不同，电极涂层具有多种功能，如良好的电化学活化功能、提高电极的抗氧化能力等。涂层在电极表面附着的牢固程度是决定涂层能否充分发挥上述功能的重要因素，若涂层的附着牢度较差，甚至发生脱落，则会降低甚至失去其活化与抗氧化功能，导致电极失效、损耗严重，极大地降低电池的使用寿命。随着电池在汽车、电力储能、移动通信、新能源储能动力电源、航空军工等领域的推广及应用，使用寿命对电池的应用性能显得更为重要，因此更应该重视电极涂层附着牢度的检测与研究。本文针对性的介绍了一种检测涂层附着牢度的有效测试方法。

图1 涂层电极举例

2、试验样品

本文以黑色涂层电极片为试验样品。

3、试验依据

目前，国内尚未发布与电极涂层附着牢度相关的检测方法标准，本次试验的试样制备部分操作依据GB/T 7707-2008《凹版装潢印刷品》中有关墨层结合牢度部分进行，测试过程则采用GB 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》进行。

4、试验设备

本次试验采用XLW(PC)智能电子拉力试验机测试样品的剥离强度。

4.1 试验原理

本次检测是通过测试胶粘带将涂层从电极表面剥离所需要力值的大小评价涂层在电极表面的附着牢度。试验时将试验装夹在下夹具中，该夹具固定不动，粘贴涂层所用胶带的自由端固定在上夹具中，该夹具可按照设定的速度向上移动，从而带动胶粘带将涂层从电极表面剥离。上夹具配置的力值传感器实时记录剥离过程产生的力值，记录力值的平均值作为电极涂层的剥离力值。

图2  XLW(PC)智能电子拉力试验机

4.2 设备参数

500 N、50 N两种规格的力值传感器可供选择，测试精度为0.5级，在行业内遥遥领鲜，有效的保证了试验结果的准确性；根据相关标准规定，设备提供50 mm/min、100 mm/min、150 mm/min、200 mm/min、250 mm/min、300 mm/min、500 mm/min七种试验速度，可根据试验标准要求自由设定；1000 mm的超长行程可以满足超大变形率材料的测试；限位保护、过载保护、自动回位以及掉电记忆等智能配置，保证用户的操作安全；一台试验机集成拉伸、剥离、撕裂等七种独立的测试程序，为用户提供了多种试验项目的选择。

4.3 适用范围

(1) 本设备可用于塑料薄膜、复合膜、薄片等材料的剥离强度性能、拉伸性能、拉断力、抗拉强度与变形率、抗撕裂性能、热封强度性能、抗穿刺性能等指标的测试；可用于输液袋盖、软橡胶瓶塞、口服液盖穿刺/拉拔力的测试；可用于胶带解卷力、塑料瓶抗压力、组合盖及果冻杯、酸奶杯盖膜的开启力等产品与包装性能的测试。

(2) 本设备可满足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余项国内外相关标准。

5、试验过程

(1) 从含涂层电极样品表面裁取宽为15.0 mm，长度100 mm的试样5片，从满足标准要求的胶粘带上裁取宽15.0 mm，长度至少250 mm的胶粘带5条。

(2) 分别将5条胶粘带粘贴在5条试样上，两者的宽度方向应完全对齐，用胶粘带压辊机将粘贴好胶粘带的试样辊压3次，放置10 min。

(3) 在设备的控制软件上设置试样名称、试验速度、无效头长、无效尾长等参数信息。

(4) 将胶粘带的自由端及试样分别装夹在设备的上、下夹具中，点击试验选项，试验开始。上夹具向上运动，使粘有涂层的胶粘带与试样电极发生剥离，试验结束后，设备显示试验结果。按照此装样试验过程测试其余4片试样。

6、试验结果

本次试验所测试5片试样的测试结果分别为0.831 N/15mm、0.806 N/15mm、0.846 N/15mm、0.811 N/15mm、0.795 N/15mm，则将样品的涂层从电极表面剥离所需要的力值为0.818 N/15mm。

7、结论

涂层在电极表面的附着牢度是影响电池使用寿命的重要因素。本文利用180度剥离试验方法测试了将涂层从电极样品表面剥离所需要的力值，并以此来表征涂层在电极表面的附着牢度，试验简单，且设备易于操作，测试结果准确可靠。为了更好的模拟电极的实际应用环境，还可根据实际情况，将制备好的试样放置在高温环境中处理一段时间进行测试。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发生产与包装检测服务的高新技术企业，现有设备可测试包装材料的阻隔性能、物理机械性能、卫生性能等全方位性能指标。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作。