專利名稱：電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試裝置及測試方法技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景鋰離子電池由正負(fù)極、隔離膜和電解液組成。其中，隔離膜連接并隔開正極和負(fù)極材料， 是電子的絕緣體，但允許離子通過，其性能的優(yōu)劣決定著電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響 著電池的容量、循環(huán)性、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，因此隔離膜性能的優(yōu)劣對于提高電池 的綜合性能起重要的作用。聚烯烴微孔隔離膜是具有無數(shù)互通的微孔，孔徑為0.01 10um的塑料薄膜。安全性是 聚烯烴微孔隔離膜在應(yīng)用時首先要考慮的指標(biāo)。由于電池短路而形成的焦耳熱使得電池內(nèi)部 溫度升高，電池隔膜孔徑縮小而使電阻增大溫度越低，或者說，進(jìn)一步的熔化而使微孔消失 的溫度越低，就可在較低的溫度下阻止離子通過，這樣可防止電池內(nèi)部溫度升高達(dá)到鋰的熔 點或電解液的引燃點而引起火災(zāi)事故的發(fā)生，從而達(dá)到安全的目的。當(dāng)電池隔離膜因熔化而 使微孔消失后， 一旦電池內(nèi)部溫度進(jìn)一步升高，隔離膜熔化粘度降低，達(dá)到某一溫度則發(fā)生 膜破裂，若隔離膜太早破裂，電極會直接接觸，這是非常危險的，因此在熔融溫度以上使隔 離膜保持其形狀是必要的。膜破裂溫度越高，則阻止離子流通的時間也越長，因而就有很高 的安全性能。膜破裂溫度與閉孔溫度的差值是決定電池安全性的決定因素。在目前，鋰離子電池隔膜產(chǎn)品提供商并沒有提供隔膜產(chǎn)品的閉孔溫度、破膜溫度等關(guān)系 到產(chǎn)品安全使用的溫度范圍的相關(guān)參數(shù)，鋰離子電池不同隔膜廠家的產(chǎn)品此性能上也有較大 差異。鋰離子電池隔膜產(chǎn)品的大部分使用廠家也不能有效地對此參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，影響到 鋰離子電池最大安全使用溫度范圍的確定。針對目前的發(fā)展?fàn)顩r，因此急需一套專門為測試鋰離子電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度等 參數(shù)而設(shè)計的專用裝置和一套完整的測試方案，以彌補(bǔ)此參數(shù)測試方法的空缺，為產(chǎn)品的安 全使用提供保證。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有的技術(shù)難題，提供一種安全的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫 度測試裝置。本發(fā)明的另一個目的在于提供利用上述裝置測試電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試方法。本發(fā)明方法的測試原理鋰離子電池隔膜是一種多孔性高分子材料，在正常的使用溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)電液中的離子能夠透過隔膜上的微孔通道在正負(fù)電極之間自由遷移，此時正負(fù)電極之間的電阻比較小，當(dāng)使用溫度升高到閉孔溫度(Tc)后，由于隔膜材料軟化后微孔坍塌， 微孔通道被關(guān)閉，離子不能通過隔膜，此時正負(fù)電極之間形成斷路，電阻值很大，當(dāng)溫度升 高到超過破膜溫度(Tb)后，由于隔膜材料熔化收縮，隔膜破裂穿孔，離子又能夠在正負(fù)電 極之間自由遷移，正負(fù)電極之間的電阻又變得很小，因此，通過電阻值的變化，可以測量出 隔膜的閉孔溫度和破膜溫度，計算出隔膜的安全工作窗口溫度。一種電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，依次包括蓋板、密封板、主板、密封圈和 底板，其中主板上設(shè)有注液孔，注液孔下設(shè)儲液腔，在儲液腔外圍設(shè)有密封槽，主板上還設(shè) 有電極連接位點；密封圈置于主板的密封槽內(nèi)；底板上設(shè)有測溫孔和電極連接位點；使用時， 各部分通過螺栓固定連接。上述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，如果使用普通的金屬螺栓，則還需要在 底板上的螺栓固定孔內(nèi)嵌入絕緣塊。上述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，較佳的方案是，主板的儲液腔為錐面體。上述的蓋板用于固定和壓緊密封板。上述的密封板用于密封主板上的注液孔，防止漏液、漏氣。上述的主板下表面的錐面與底板之間形成空腔用于承載導(dǎo)電液，并作電極的一極。錐面 穹頂有利于內(nèi)部空氣排出。上述的密封圈用于密封主板與底板之間形成的腔體，防止導(dǎo)電液漏出，用于隔離主板與 底板，防止短路。密封圈優(yōu)選采用耐高溫耐腐蝕的PTFE材料，防止導(dǎo)電液腐蝕和泄漏。PTFE 材料即聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕和耐候性，除熔融的堿金屬外， 聚四氟乙烯幾乎不受任何化學(xué)試劑腐蝕，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300'C以上稍溶于 全烷烴(約0.1g/100g);同時還具有絕緣性，不受環(huán)境及頻率的影響，體積電阻可達(dá)1018 歐姆，厘米，介質(zhì)損耗小，擊穿電壓高；對溫度的影響變化不大，溫域范圍廣，可使用溫度 -190~260°C。因此，作為電池液的密封材料是最為理想的。上述的底板與主板之間形成空腔用于承載導(dǎo)電液和隔膜，并用作電極的另一極。上述的塑料絕緣塊用于分隔主板與底板的固定螺絲，防止主板與底板短路。電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試方法，其步驟如下a、 設(shè)置烘箱溫度為170~200°C，預(yù)熱烘箱；b、 將待測試的電池隔膜放入上述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置底座上，注液 孔內(nèi)注滿導(dǎo)電液；c、 將溫度測量儀的測溫線伸進(jìn)烘箱內(nèi)，測溫頭插入裝置底板上的測溫孔；d、 將內(nèi)阻儀的兩個測量接頭伸進(jìn)烘箱內(nèi)，分別與主板和底板上的電極連接位點連接；e、 將整個電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置放入烘箱；f、 開啟內(nèi)阻儀，設(shè)置內(nèi)阻儀的測量量程范圍，開啟溫度記錄儀，分別記錄內(nèi)阻儀和溫度 記錄儀的顯示值；當(dāng)溫度臨近閉孔溫度(Tc)時，內(nèi)阻值迅速增大，內(nèi)阻值超出內(nèi)阻 儀測量的量程范圍，儀器發(fā)出報警聲；當(dāng)溫度超過破膜溫度(Tb)后，內(nèi)阻值又會迅 速降低回復(fù)到內(nèi)阻儀測量范圍。上述的步驟b中，在使用電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置時，具體操作步驟是 按底座、隔膜、密封圈、主板的順序裝配，用螺栓固定；然后在注液孔內(nèi)注入導(dǎo)電液，至小 孔充滿，再將密封板和蓋板壓好、固定。為了保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試完成后，清洗電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置， 更換另一隔膜樣品，重復(fù)按上述方法再測試一次。兩次測量的Tc差值超過3"C時，需再按上 述方法進(jìn)行重新檢測一次。對多組數(shù)據(jù)取平均值作為隔膜的閉孔溫度、破膜溫度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果-1、 本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計了一套專用裝置和一套完整的測試方案，填補(bǔ)了電池隔膜的閉孔 溫度、破膜溫度參數(shù)測試方法的空白，為產(chǎn)品的安全使用提供保證。2、 通過阻值變化測量隔膜的閉孔溫度和破膜溫度，判斷隔膜的安全使用溫度，方法簡單、 快速、準(zhǔn)確。3、 本發(fā)明的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，其主板的注液孔下方為錐面穹頂， 具有較好的排氣設(shè)計，容易排除裝置內(nèi)的空氣，可以防止高溫時空氣膨脹導(dǎo)致導(dǎo)電液泄漏而 引起的測試失敗。4、 本裝置密封性良好，可防止導(dǎo)電液中低沸點物質(zhì)在高溫條件下?lián)]發(fā)氣化而導(dǎo)致的液體 的泄漏。


下面通過最佳實施例及附圖對本發(fā)明所說的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置進(jìn)行 詳細(xì)說明，附圖中圖l是本發(fā)明所述電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置的裝配圖，清楚顯示了該裝置的構(gòu)造圖2是本發(fā)明所述電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置主板的剖視圖 圖3是本發(fā)明所述電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置使用狀態(tài)參考圖 圖4是測試時與其它儀器一起使用的連接示意圖 說明書附圖標(biāo)記1螺栓2蓋板3密封板 4主板 41電極連接位點 42注液孔43儲液腔44密封槽5密封圈 6底板 61電極連接位 62測溫孔63絕緣塊7電池隔膜具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明所說的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，依次包括蓋板2、密 封板3、主板4、密封圈5和底板6，其中主板上設(shè)有注液孔42，注液孔下設(shè)儲液腔43，在儲 液腔43外圍設(shè)有密封槽44，主板上還設(shè)有電極連接位點41;密封圈5置于主板的密封槽44 內(nèi)；底板6上設(shè)有測溫孔62和電極連接位點61;使用時，各部分通過螺栓l固定連接。如果使用普通的金屬螺栓，則還需要在底板上的螺栓固定孔內(nèi)嵌入絕緣塊63。較佳的方案是，主板的儲液腔43為錐面體。密封圈優(yōu)選采用耐高溫耐腐蝕的PTFE材料， 防止導(dǎo)電液腐蝕和泄漏。使用方法1、 檢測儀器1.1、烘箱；1.2、電池內(nèi)阻儀；1.3、數(shù)顯溫度測量儀；1.4、本發(fā)明的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置(一套)2、 試樣和試劑2.1、裁取三塊50mmx50mm的隔膜7; 2.2、導(dǎo)電液5ml3、 測試步驟3.1、 開啟烘箱電源，設(shè)置烘箱溫度為18(TC，預(yù)熱烘箱3.2、 裝配電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置按底座、待測試的隔膜、密封圈、 主板的順序裝配，用螺栓固定；3.3、 用注射器取約1 2ml導(dǎo)電液，從注液孔注入測試裝置中，用手將裝置在臺面上輕 輕振動，將裝置內(nèi)的空氣排出，補(bǔ)加導(dǎo)電液至小孔充滿，再將裝置的密封圈和上蓋壓好固定3.4、 將溫度測量儀的測溫線從烘箱頂部的小孔伸進(jìn)烘箱內(nèi)，測溫頭插入裝置底板的測 溫孔3.5、 將內(nèi)阻儀的兩個測量接頭從烘箱頂部的小孔伸進(jìn)烘箱內(nèi)，分別與裝置的主板和底 板上的電極位點連接3.6、 將裝配好的內(nèi)阻測試裝置放進(jìn)烘箱里的紙板上，要注意防止兩極短路3.7、 開啟內(nèi)阻儀電源，設(shè)置內(nèi)阻儀的測量量程范圍3.8、 開啟溫度記錄儀的電源3.9、 分別記錄內(nèi)阻儀和溫度記錄儀的顯示值3.9.1、 當(dāng)模塊溫度升高至臨近閉孔溫度(Tc)時，內(nèi)阻值會迅速增大，內(nèi)阻值超 出內(nèi)阻儀測量的量程范圍，儀器發(fā)出報警聲3.9.2、 當(dāng)溫度升高到超過破膜溫度(Tb)后，內(nèi)阻值又會迅速降低回復(fù)到內(nèi)阻 Q/T 002-2007儀測量范圍3.10、 測完破膜溫度后，關(guān)閉內(nèi)阻儀、溫度測量儀的電源，拆除內(nèi)阻測試模塊的連線， 取出內(nèi)阻測試模塊3.11、 清洗干凈內(nèi)阻測試模塊，更換另一樣品，重復(fù)按上述方法再測試一次3.12、 兩次測量的Tc差值超過3。C時，需再按上述方法進(jìn)行重新檢測一次3.13、 測試完成后，將烘箱的溫度設(shè)定調(diào)低，不停鼓風(fēng)機(jī)使烘箱溫度降低到IO(TC以 下，關(guān)閉烘箱電源。3.14、 拆卸內(nèi)阻測試模塊，將模塊部件清洗干凈。 為了保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試完成后，清洗電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，更換另一隔膜樣品，重復(fù)按上述方法再測試一次。對多組數(shù)據(jù)取平均值作為隔膜的閉 孔溫度、破膜溫度數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，依次包括蓋板(2)、密封板(3)、主板(4)、密封圈(5)和底板(6)，其中主板上設(shè)有注液孔(42)，注液孔下設(shè)儲液腔(43)，在儲液腔(43)外圍設(shè)有密封槽(44)，主板上還設(shè)有電極連接位點(41)；密封圈(5)置于主板的密封槽(44)內(nèi)；底板(6)上設(shè)有測溫孔(62)和電極連接位點(61)；使用時，各部分通過螺栓(1)固定連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，其特征在于如果螺栓是金 屬材料制成，在底板上的螺孔內(nèi)還設(shè)有絕緣塊。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，其特征在于主板的儲 液腔為錐面體。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，其特征在于密封圈采用PTFE材料制成。
5、 電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試方法，其步驟如下a、 設(shè)置烘箱溫度為170 200°C，預(yù)熱烘箱；b、 將待測試的電池隔膜放入上述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置底座上，注液 孔內(nèi)注滿導(dǎo)電液；c、 將溫度測量儀的測溫線伸進(jìn)烘箱內(nèi)，測溫頭插入裝置底板上的測溫孔；d、 將內(nèi)阻儀的兩個測量接頭伸進(jìn)烘箱內(nèi)，分別與主板和底板上的電極連接位點連接；e、 將整個電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置放入烘箱；f、 開啟內(nèi)阻儀，設(shè)置內(nèi)阻儀的測量量程范圍，開啟溫度記錄儀，分別記錄內(nèi)阻儀和溫度 記錄儀的顯示值；當(dāng)溫度臨近閉孔溫度(Tc)時，內(nèi)阻值迅速增大，內(nèi)阻值超出內(nèi)阻 儀測量的量程范圍，儀器發(fā)出報警聲；當(dāng)溫度超過破膜溫度(Tb)后，內(nèi)阻值又會迅 速降低回復(fù)到內(nèi)阻儀測量范圍。
6、 如權(quán)利要求5所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試方法，其特征在于步驟b中， 在使用電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置時，具體操作步驟是按底座、隔膜、密封 圈、主板的順序裝配，用螺栓固定；然后在注液孔內(nèi)注入導(dǎo)電液，至小孔充滿，再將密封 板和蓋板壓好、固定。
7、 如權(quán)利要求5所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試方法，其特征在于兩次測量的 (Tc)差值超過3'C時，需再按上述方法進(jìn)行重新檢測一次，對多組數(shù)據(jù)取平均值作為隔膜的閉孔溫度、破膜溫度數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度的測試裝置及測試方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的電池隔膜閉孔溫度、破膜溫度測試裝置，依次包括蓋板、密封板、主板、密封圈和底板，其中主板上設(shè)有注液孔，注液孔下設(shè)儲液腔，在儲液腔外圍設(shè)有密封槽，主板上還設(shè)有電極連接位點；密封圈置于主板的密封槽內(nèi)；底板上設(shè)有測溫孔和電極連接位點；使用時，各部分通過螺栓固定連接。本發(fā)明設(shè)計了一套專用裝置和一套完整的測試方案，填補(bǔ)了電池隔膜的閉孔溫度、破膜溫度參數(shù)測試方法的空白，為產(chǎn)品的安全使用提供保證。測試方法簡單、快速、準(zhǔn)確、安全。
文檔編號G01N25/00GK101221140SQ20081003289
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者梅 楊, 植志飛 申請人:深圳市富易達(dá)電子科技有限公司