一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法技术

本发明专利技术公开了锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法，包括以下步骤：(1)剪裁预设大小的隔膜样品；(2)对隔膜样品加热至预热温度；(3)将隔膜样品放置在压水仪中盛装有水的样品池内，逐渐提高测试温度，每间隔15s记录样品池内的隔膜的孔隙率，当隔膜样品的孔隙率为0时，从而获取隔膜样品的孔隙率为0点时作为对应隔膜闭孔温度。本发明专利技术中使用水作为测试液，采用压水仪的原理，通过水压及水体积的突变法代替电阻突变法，不需要使用电解液而影响测试结果，重复性和对比性好。

A Method for Measuring Closed-cell Temperature of Separator in Lithium Ion Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法
本专利技术属于锂离子电池制造
，尤其是涉及一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法。
技术介绍
隔膜是组成锂离子电池的四大关键性材料之一，主要用于隔绝正、负极材料防止形成内部短路且允许锂离子自由通过的。因此，隔膜的特性对于锂离子电池的性能，例如倍率性能、循环性能和安全性能等有重要的影响。闭孔温度是隔膜的重要特性之一，也是应用于锂离子电池保障安全性的首要考虑指标。为了保障锂离子的自由通过，能够商业化使用的隔膜都具有大量贯通的微孔结构，电池内部短路时由于剧烈的电化学反应会产生大量的焦耳热，当温度达到隔膜的闭孔温度时，隔膜会通过收缩闭孔阻碍锂离子的通过，从而使得电池内阻急剧上升并避免了进一步热失控的发生，因此，选用具有适宜的闭孔温度的隔膜对保障电池安全性有重要意义。目前，一般使用电阻突变法、透气仪或扫描电镜来测试隔膜的闭孔温度。其中，采用电阻突变法，例如公开号为CN101221140A的专利公开了使用的测试装置将隔膜样品固定并用电解液将其润湿，之后再测试该测试装置在升温条件下的电阻变化，利用电阻突变点判断隔膜的闭孔温度，虽然电阻突变法具有可行性，但是其局限性十分明显，另外，因隔膜闭孔温度在130℃-150℃左右，在加热到目标温度的过程中电解液会挥发和分解，电解液减少也会造成电阻增加，对测试结果产生较大影响，从而使得测试的隔膜闭孔温度不准确；使用透气仪测试隔膜样品，只能够反应出隔膜阻值，而无法反应隔膜孔径的变化，并且还需要使用精密的内阻仪测量内阻，测试成本高；使用扫描电镜，测试隔膜闭孔的程度很难表征出来，并且测试效率低。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作简单、测试效率高、测试液环保的锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法。本专利技术的技术方案如下：一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法，包括以下步骤：(1)剪裁预设大小的隔膜样品；(2)对隔膜样品加热至预热温度；(3)将隔膜样品放置在压水仪中盛装有水的样品池内，逐渐提高测试温度，间隔记录样品池内的隔膜的孔隙率，当隔膜样品发生明显收缩反应时，说明隔膜已经开始发生闭孔反应，当隔膜样品的孔隙率为0时，所对应的测试温度为隔膜闭孔温度。在上述技术方案中，重复操作所述步骤(1)-(3)至少3次，并根据每次取得的闭孔温度的平均值作为隔膜样品的闭孔温度。在上述技术方案中，所述步骤(2)中的预热温度为120℃-200℃。在上述技术方案中，所述步骤(2)中采用烘箱对隔膜样品加热。在上述技术方案中，所述烘箱对隔膜样品加热持续10min。在上述技术方案中，所述步骤(3)中压水仪中通过隔膜样品的气体的气压在0-1500psi范围内逐渐增加，增压的速率为2psi/s。在上述技术方案中，所述步骤(3)中记录的间隔时间为每间隔15s。在上述技术方案中，所述步骤(3)中，如果任意2次重复操作所测得的隔膜的闭孔温度的差值超过3℃时，则该2次操作均视为不合格测试而需要重新测试。在上述技术方案中，所述隔膜样品的尺寸范围为长：40cm-60cm、宽：30cm-50cm。本专利技术的另一个目的是提供一种压水仪在测量锂离子电池隔膜闭孔温度中的应用。本专利技术具有的优点和积极效果是：1.本专利技术中使用水作为测试液，采用压水仪的原理，通过孔隙率的突变法代替传统的电阻突变法测试隔膜的闭孔温度，不需要使用电解液作为测试液而影响测试结果，测试的重复性和对比性好。2.水作为测试液在压入隔膜时，施加水压的范围小且温和，在测试隔膜样品时造成的形变更小，使得测试更接近样品的真实状态，样品可以重复使用。3.使用的压水仪可以通过水压及水体积计算得出隔膜的孔隙率及孔径分布，测试样品的功能全面。4.测试液无污染，测试过程自动化程度高，测试成本低。附图说明图1是实施例1的测试隔膜的温度孔隙率变化曲线图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，决不限制本专利技术的保护范围。实施例1如图1所示，本专利技术的一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法，采用PMI压水仪进行测试，包括以下步骤：(1)将隔膜样品剪裁为40cm*30cm的隔膜样品，其中采用PE材料制成的隔膜样品，重量为1g；(2)通过烘箱对隔膜样品加热至预热温度120℃，持续10min，其中烘箱的加热温度范围为120℃-200℃，升温速率为1℃/min；(3)将隔膜样品放置在压水仪中盛装有水的样品池内，从120℃逐渐提高测试温度(测试温度每次增加0.1℃)，间隔15s记录样品池内隔膜的孔隙率，当测试温度提高至125℃时，隔膜样品出现明显收缩反应，逐渐开始闭孔，继续提高测试温度，当测试温度提高至134℃时，隔膜样品的孔隙率为0，说明在134℃时，隔膜已经完全闭孔，则隔膜样品的孔隙率0点时作为对应的隔膜闭孔温度。(4)重复操作步骤(1)-(3)3次，并根据每次取得的闭孔温度的平均值作为隔膜样品的闭孔温度。进一步地说，如果任意2次重复操作所测得的初始闭孔温度的差值超过3℃时，则该2次操作均视为不合格测试而需要重新测试。进一步地说，步骤(3)中压水仪中通过隔膜样品的气体的气压在0-1500psi范围内逐渐增加，增压的速率为2psi/s。其中，对压水仪进行介绍(本专利技术中采用PMI压水仪)：压水仪是使用水或其他非亲和性液体测试样品孔结构的仪器，再使用水作为测试液时，水在压力的作用下被挤入样品孔径内，挤入不同孔径内的水对应的压力遵循Washburn方程，从而经过计算得出孔结构参数(即孔径分布、孔体积及分布、孔隙率及分布、孔比表面积和孔曲度)。压水仪测量隔膜得到隔膜孔隙率的计算原理为，在不同压力下对应进入不同孔径内的水体积，根据水体积及压力的数据及测试液的表面张力和接触角，按照公式计算得出隔膜孔隙率：φ＝V*ρ*100％其中，φ代表隔膜孔隙率；V为累计水体积；ρ为体积密度；通过压力及水体积计算出隔膜样品的孔径。在此应说明，压水仪测量的隔膜样品对于剪裁的尺寸为40cm*30cm，重量控制在0.8-1g，如果重量不足，可以在压水仪中放入多片样品，控制放入的隔膜样品重量。对隔膜样品的测试不断提高测试温度，通过压水仪测量得出隔膜孔隙率在测试温度下的变化曲线图，得到温度-孔隙率的表征。通过图1看出，在孔隙率为零值的点所对应的温度为134.2℃，即134.2℃为隔膜样品的闭孔温度，重复操作上述步骤(1)-(3)测试隔膜样品，根据得到的闭孔温度求得平均值，从而得到更加精确的隔膜的闭孔温度。通过压水仪测量得出隔膜孔隙率，根据隔膜孔隙率的变化而得到隔膜闭孔温度，可测量不同类型的隔膜而得到隔膜闭孔温度，使用上述测试方法的适用范围广，并且使用水作为测试液，采用压水仪的原理，通过孔隙率的突变法代替传统的电阻突变法测试隔膜的闭孔温度，不需要使用电解液作为测试液而影响测试结果，测试的重复性和对比性好。实施例2在实施例1的基础上，使用实施例1的测试方法，分别对聚乙烯湿法隔膜、聚丙烯干法隔膜、聚乙烯/聚丙烯符合隔膜进行闭孔温度的测试，重复取样测定6次后取平均值，得到三种隔膜样品的测试数据，具体测试数据见表1和表2：表1：测试隔膜样品的闭孔温度原始数据表2：根据表1的原始数据求得的隔膜样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)剪裁预设大小的隔膜样品；(2)对隔膜样品加热至预热温度；(3)将隔膜样品放置在压水仪中盛装有水的样品池内，逐渐提高测试温度，间隔记录样品池内的隔膜的孔隙率，当隔膜样品发生明显收缩反应时，说明隔膜已经开始发生闭孔反应，当隔膜样品的孔隙率为0时，所对应的测试温度为隔膜闭孔温度。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜闭孔温度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)剪裁预设大小的隔膜样品；(2)对隔膜样品加热至预热温度；(3)将隔膜样品放置在压水仪中盛装有水的样品池内，逐渐提高测试温度，间隔记录样品池内的隔膜的孔隙率，当隔膜样品发生明显收缩反应时，说明隔膜已经开始发生闭孔反应，当隔膜样品的孔隙率为0时，所对应的测试温度为隔膜闭孔温度。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：重复操作所述步骤(1)-(3)至少3次，并根据每次取得的闭孔温度的平均值作为隔膜样品的闭孔温度。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中的预热温度为120℃-200℃。4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用烘箱对...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，马文献，邓云飞，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13