電池隔膜檢測項目及儀器應用
電池隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分,在電池中起著(zhù)防止正、負極短路,同時(shí)在充放電過(guò)程中提供離子運輸通道的作用。其性能的優(yōu)劣決定了電池的界面結構內阻,進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性。通過(guò)對鋰電池隔膜的透氣量、拉伸強度、抗穿刺性能、熱收縮率、厚度等指標檢測,可有效提高電池的綜合性能。下面我們來(lái)詳細的了解一下。
一、厚度檢測
厚度是鋰電池隔膜基本的參數之一,通常和鋰離子的透過(guò)性成反比、跟隔膜的力學(xué)性能成正比,故在滿(mǎn)足機械強度的條件下應盡可能減小隔膜厚度以提升電池性能。
對鋰電池隔膜厚度檢測,參考GB/T_6672-2001塑料薄膜和薄片厚度測定_機械測量法,運用機械接觸式的方法進(jìn)行檢測。辰馳儀器生產(chǎn)的CHY-U測厚儀可對電池隔膜進(jìn)行厚度測量,此款測厚儀誤差可低至0.1um;同時(shí)測量頭可自動(dòng)升降,有效避免了人為因素造成的系統誤差;配備自動(dòng)進(jìn)樣器,可一鍵實(shí)現全自動(dòng)多點(diǎn)測量,人為誤差??;配備微型打印機,數據實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)統計、打印,方便快捷地獲取測試結果。
二、透氣度測試(CC-TQ645 鋰電池隔膜透氣度測定儀)
透氣度是反映隔膜透過(guò)率能力的指標,可用在一定時(shí)間和壓力下,通過(guò)隔膜氣體的量的多少來(lái)表征,以此來(lái)反映鋰離子透過(guò)隔膜的通暢性。目前,國內隔膜廠(chǎng)家基本以透氣度、孔隙度指標來(lái)衡量隔膜的透氣性能。透氣率是指特定的空氣在一定的壓力條件下,通過(guò)1平方英寸面積的隔膜所需要的時(shí)間,電池隔膜的透氣率和裝配電池的內阻成正比,即該數值越大,則內阻越大。
二、鋰電池隔膜耐穿刺強度測試
鑒于隔膜生產(chǎn)過(guò)程中的蜷曲纏繞和包裝,電池的組裝和拆卸,以及實(shí)際使用中反復充放電等因素,要求隔膜必須具備一定的物理強度以克服上述過(guò)程中的物理沖擊、穿刺、磨損和壓縮等作用帶來(lái)的損壞,因此需要考察隔膜的穿刺強度。
鋰電池隔膜穿刺強度測試結果與穿刺針的規格、穿刺速率、下夾具孔的尺寸有關(guān)。目前行業(yè)主要參考ASTM D3763塑料高速穿刺試驗方法、柔性阻隔薄膜和層合膜抗低速穿透試驗等標準,測試結果和穿刺針的規格、穿刺的速度以及夾具的尺寸大小有關(guān)系。根據大量的試驗和觀(guān)察,鋰離子電池隔膜的穿刺強度為300-500.
綜合考慮,辰馳儀器推薦使用XLW-PC智能電子拉力試驗機,配備特殊的穿刺夾具,就可完成對隔膜穿刺強度進(jìn)行測定,同時(shí),也能完成隔膜拉伸強度測試。
鋰電池隔膜抗穿刺強度測試儀
四、隔膜拉伸強度檢測
拉伸強度是反映隔膜在使用過(guò)程中受到外力作用時(shí)維持尺寸穩定性的參數,若拉伸強度不夠,隔膜變形后不易恢復原尺寸會(huì )導致電池短路。通常參照GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的測試》和ASTM D882-10對隔膜的拉伸強度進(jìn)行測試。辰馳儀器推薦使用XLW-PC智能電子拉力試驗機,用來(lái)檢測電池隔膜抗拉伸強度性能。
在同一臺儀器上可完成電池隔膜穿刺強度和電池隔膜拉伸強度檢測,在確保0.1級測試精度的基礎上,可為企業(yè)節約開(kāi)支。
五、鋰電池隔膜熱收縮率檢測
鋰離子電池在制造和使用過(guò)程中,會(huì )時(shí)常處于熱環(huán)境中,鋰離子電池隔膜多采用一種熱塑性材料聚烯烴,受熱時(shí)尺寸會(huì )發(fā)生一定收縮。根據制造工藝的不同,單向拉伸膜由于機械方向(MD)為分子鏈被拉伸的方向,因此隔膜在該方向易發(fā)生收縮,此情況下的橫向(TD)收縮一般較小。雙向拉伸膜因機械方向和橫向均被拉伸,都會(huì )發(fā)生細微的收縮現象。倘若隔膜的熱縮率非常大,那么隔膜對于隔離正負極的作用將被削弱,甚至發(fā)生短路。為了降低電池受熱時(shí)的短路風(fēng)險,應選擇具有合適熱縮率的隔膜材料。
辰馳儀器根據鋰電池隔膜熱收縮率特性,研發(fā)生產(chǎn)的MRS-01 熱縮試驗儀,用于檢測電池隔膜熱收縮性能,儀器采用數字P.I.D控溫監控技術(shù),在確??焖龠_到設定溫度的同時(shí),還能有效避免溫度波動(dòng)。且為液體介質(zhì)的加熱提供了穩定的測試環(huán)境,又兼具自動(dòng)計時(shí)功能,從而大限度保證了測試數據的準確性。
鋰電池隔膜的物理性能測試是一項重要的工作。鋰電池隔膜在專(zhuān)業(yè)的鋰電池隔膜檢測設備測試下,廠(chǎng)家可以通過(guò)試驗得出的數據從而提高鋰電池隔膜性能,對鋰電池的生產(chǎn)和行業(yè)發(fā)展具有一定的積極意義。