锂電池隔膜質量檢測方法
隔膜作爲锂離子電池的一个核心材料,性能的好坏也直接决定了电池的界面结构、内阻,进而直接影响电池的電性能,那么锂電池隔膜質量檢測方法有哪些呢?


- 厚度
随着电池能量密度的提高,电池的隔膜也越来越薄,测量的精度也要求越来越高,一般企业测量用千分尺,也有“GB/T 6672-2001塑料薄膜和薄片厚度测定_机械测量法”这一个标准测量法,国际上也有相应的标准进行测量,但这些标准均不是对隔膜所制定的,所以存在测试范围宽,精度低等问题,所以要求准确的企业一般采用精密测厚仪进行测量,但由于隔膜材质软,测量时候的压力过大会导致测量的数据不准确,所以也有企业用非接触式的测厚仪进行测量,但是隔膜具有多孔结构,采用非接触的测量时也会导致厚度测量不一致的问题,所以在实际测量过程需要根据隔膜的种类选择不同的测试的方法,尽量多测几个点保证隔膜厚度的一致性。
- 彎曲度
有些企業也叫拱形度,指隔膜分切後産生的弧形,弧形明顯時會造成疊片不齊,卷繞時産生渦狀,造成極片外露進而短路。測試方法爲將隔膜條平鋪于桌面上,與鋼板尺邊緣進行平行度的對比,可以得到隔膜的弧度。
- 透氣度
隔膜在一定条件下一定体积的空气通过隔膜所需要的时间,也称作Gurley值,其大小对电池的性能具有一定的影响,一般采用ASTM测试法(ASTM D726 Standard Test Method for Resistance of Nonporous Paper to Passage of Air)
- 孔隙率
空隙的體積占整個體積的比例,測試方法有吸液計算法以及測試法,吸液計算法是將隔膜浸潤在已知溶劑中,通過測量隔膜浸潤前後的質量差計算出隔膜被液體占據的空隙體積,計算公式如下:
壓汞測試法是利用外力對隔膜施加壓力將汞壓入隔膜的孔隙之中,然後通過測量壓入汞的體積來計算隔膜的孔隙率,多次測量後取平均值。
- 孔徑分布
也可采用壓汞儀進行測量,采用壓汞法即測量汞壓入孔所施壓力計算出孔徑參數,但需要說明的是壓汞儀測量出來的結果包含通孔和非通孔,而且幹法隔膜在汞浸入是會産生應力破壞隔膜的微孔結構,所以實際測試時也會采用毛細管流動分析儀進行測量,采用惰性氣體沖破已潤濕的隔膜,測量氣體流出的壓力值,通過計算得到孔徑參數。
- 浸潤性
一般采用接觸角測量法,其原理在負極相關知識介紹中已經詳細介紹過,在此不在重複。
- 表面狀態
通过SEM可以看出隔膜的表面狀態,区分隔膜的种类。
- 機械性能
1)拉伸强度、延伸率:反映隔膜横向(TD)和纵向(MD)的機械性能,拉伸到隔膜直到断裂为止的力,一般用拉力仪进行测量,干法和湿法可以看出有显著区别;
2)穿刺強度:評估外界尖銳物體穿透隔膜時的力,與電池的安全性能強相關,用專用的測試設備可以測出。
- 熱性能
1)熱收縮率:加熱前後隔膜尺寸的變化率,也分爲橫向(TD)和縱向(MD)的收縮率,現在各個廠家的測試溫度和時間都是不同的,有85℃2h、90℃24h、105℃2h,130℃0.5h等等,根據不同的需要可進行不同的測試;隨著陶瓷隔膜的應用,隔膜的熱收縮率也是越來越低;
2) DSC测试:主要测试隔膜的闭孔以及破膜的温度,用差式扫描量热仪进行测量。
- 電性能
將隔膜和正負極、電解液組裝到一起進行倍率、高低溫、存儲、循環、內阻、安全等測試比較不同隔膜的性能,在此也不在贅述。
作爲四大主材之一的隔膜的作用是使電池的正負極分開,防止正負極接觸而引發短路問題,同時,其微孔結構可以使得電解液離子通過的功能。另外,隔膜的縱向以及橫向的拉伸強度保證隔膜在收到一定的外力時不變形,其熱穩定性也能保證電池在高溫失效時的安全性能。
虽然其组成成分比较单一,但测试的项目还是比较多的,随着技术的发展,陶瓷隔膜已经的到了广泛的应用,涂胶隔膜、功能性涂层隔膜、无纺布隔膜等新型隔膜也逐渐应用到了锂離子電池中,相信在不就的将来,更多高安全性、高機械性能的隔膜也将逐渐走入到锂離子電池行业中。
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