測試背景
隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,是用于隔開正負極極片的微孔膜,是具有納米級微孔結構的高分子功能材料,聚合物電解質在鋰離子電池中既是離子遷移的通道,又起到正負極材料間的隔膜作用。其主要功能是防止兩極接觸而發生短路同時使電解質離子通過。其性能決定著電池的界面結構、內阻等, 直接影響著電池的容量、循環以及電池的安全性能。膜片的好壞直接影響電池的性能,如:短路、低壓等。
測試要求
鋰離子電池隔膜的主要性能要求有:厚度均勻性、力學性能(包括拉伸強度和抗穿刺強度)、透氣性能、理化性能(包括潤濕性、化學穩定性、熱穩定性、安全性)等四大性能指標。
測試項目
電池隔膜測試項目
一、隔膜的厚度測試
厚度是鐵鋰離子電池隔膜隔膜最基本的特性之一,其要求的厚度均勻性與所有薄膜生產公司如出一轍,可謂永恒追求的質量指標,會直接影響隔膜卷的外觀質量以及內在性能,因此是生產過程中需嚴加控制的質量指標之一。隔膜厚度的均勻性包括縱向厚度的均勻和橫向厚度的均勻,但比較而言,橫向厚度均勻性更為重要,一般必須控制在1um以內。要注意的是,由于鐵鋰離子電池隔膜的材料較軟,所以在測量時應盡力減小測量的壓力。
二、隔膜透氣度測試
透氣度是反映隔膜透過率能力的指標,可用在一按時間和壓力下,通過隔膜氣體的量的多少來表征,以此來反映鋰離子透過隔膜的通暢性。而隔膜透過性的大小是隔膜孔隙率、孔徑、孔的形狀及孔曲折度等隔膜內部孔結構綜合因素影響的結果。目前,國內的隔膜廠家基本以透氣度、孔隙度指標來衡量隔膜的透氣性。透氣率是指特定的空氣在一定的壓力條件下,通過1平方英寸面積的隔膜所要的時間,用Gurley值來表示。
三、隔膜的拉伸強度測試
鐵鋰離子電池隔膜隔膜的拉伸強度與制膜的工藝相關聯,因此實時監控其拉伸強度,有利于提高鋰離子電池隔膜的綜合性能。一般行業中有單軸拉伸和雙軸拉伸,采用單軸拉伸,膜在拉伸方向上與垂直方向強度不同;而采用雙軸拉伸,隔膜在兩個方向上一致性相接近。一般拉伸強度重要是指縱向強度要達到100MP以上,橫向強度不能太大,過大會導致橫向收縮率增大,而這種收縮會加大鋰離子電池正、負極接觸的幾率。
四、隔膜穿刺強度測試
鋰離子電池隔膜的抗穿刺強度是指施加在給定針行物上用來戳穿隔膜樣本的質量,重要用來表示隔膜在裝配過程中發生短路的趨勢。由于隔膜是被夾在凹凸不平的正、負極片中間,要承受很大的壓力。因此為了防止短路,所以要求隔膜必須具備一定的抗穿刺強度。正常情況下,抗穿刺強度值一般在300、500g。
五、熱收縮率
鐵鋰離子電池隔膜隔膜的熱收縮率是指隔膜加熱前后的尺寸變化率。我們都了解,一旦隔膜橫向拉伸增大,必然導致隔膜熱收縮率的增大,從而也就無形中新增了鋰離子電池正、負極接觸的幾率。熱收縮率(一般烘烤h為90度,標準可參考供應商的測試結果,或根據工藝要求,一般隔膜無問題)。
六、針孔觀察臺
鋰離子電池隔膜針孔:用黑盒子測試。這是一個簡單的裝置。在暗箱里很容易找到針孔。假如你不了解它們是不是針孔,你可以掃描電子顯微鏡。與非針孔膜片相比,針孔膜片的短路率是非針孔膜片的3倍。
試驗設備
鋰電池原材料檢測分析相關設備包括:
主要設備:
掃描電子顯微鏡(SEM-EDX)
X射線衍射儀(XRD)
高頻紅外碳硫測試儀
電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES)
電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)
離子色譜儀(IC)
氣相/液相色譜-質譜儀(GC-MS)
傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)
高效液相色譜儀(HPLC)
熱失重分析儀(TGA)
差示掃描量熱儀(DSC)
其他設備:
比表面積測試儀
真實密度儀
松裝密度儀
激光粒度儀
電導率儀
自動電位滴定儀
PH計
粉末壓實密度儀
實驗室圖片