鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法
【專利摘要】鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法，屬于鋰離子電池領(lǐng)域，檢測(cè)裝置包括盛放電解液的容器、放置隔膜樣品的托盤、多個(gè)穿過(guò)托盤的盤面的毛細(xì)管和蓋合于容器之上的上蓋。毛細(xì)管底端管口深入容器內(nèi)，頂端管口略高于盤面并與置于該盤面中的隔膜樣品抵接。檢測(cè)方法為首先截取隔膜樣品，稱重；將檢測(cè)裝置整體放入稱量裝置中，讀取重量示數(shù)；將隔膜樣品放入托盤的盤面中，蓋上上蓋，靜置，待隔膜樣品被電解液完全浸潤(rùn)；取出浸潤(rùn)后的隔膜樣品，蓋上上蓋，讀取重量示數(shù)；計(jì)算隔膜樣品吸液率。檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉；檢測(cè)方法易于操作，檢測(cè)結(jié)果誤差較小，準(zhǔn)確度高。
【專利說(shuō)明】鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體是涉及一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自鋰離子電池商業(yè)化以來(lái)，就以相對(duì)于其它二次電池所具有的能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢(shì)，成為化學(xué)電源應(yīng)用領(lǐng)域中最具競(jìng)爭(zhēng)力的電池。從鋰離子電池整體成本來(lái)看，正極材料占制造成本30%?40%，負(fù)極材料占15 %?20 %，電解液占5 %?10 %，隔膜材料占15 %?20 %，但其中附加值最高的材料為隔膜材料。
[0003]隔膜是鋰離子電池四大材料之一，占鋰離子電池成本近1/3，盡管并不參與電池中的電化學(xué)反應(yīng)，但卻是鋰電池中關(guān)鍵的內(nèi)層組件。在鋰電池中，隔膜吸收電解液后，可隔離正、負(fù)極，以防止短路，同時(shí)允許鋰離子的傳導(dǎo)。隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持長(zhǎng)久的穩(wěn)定性，不與電解液和電極物質(zhì)反應(yīng)。隔膜與電解液較好的潤(rùn)濕性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴(kuò)大隔膜與電解液的接觸面，從而增加離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容量。
[0004]隔膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕性可通過(guò)測(cè)定其吸液率來(lái)衡量，目前常用的隔膜吸液率的測(cè)試方法是，稱量在電解液中浸泡前后的隔膜重量變化來(lái)計(jì)算隔膜的吸液率。此方法的缺點(diǎn)是誤差大，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，本發(fā)明的另一目的是提供一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，包括:
[0007]盛放電解液的容器，其頂部具有一敞口 ；
[0008]放置隔膜樣品的托盤，置于容器上部將容器的敞口密閉；
[0009]多個(gè)穿過(guò)所述托盤的盤面的毛細(xì)管，其頂端管口高于所述盤面一既定距離并與置于該盤面中的隔膜樣品抵接；
[0010]以及，蓋合于所述容器之上以形成將托盤圍合的密閉空間的上蓋。
[0011]優(yōu)選的，所述托盤包括置于盤面邊緣并深入容器敞口內(nèi)的凹陷部、置于凹陷部頂部并抵接于容器的敞口頂端的呈環(huán)狀的支撐部。
[0012]優(yōu)選的，所述凹陷部的外壁與容器內(nèi)壁之間留置有間隙，所述毛細(xì)管的頂端管口與位于該間隙內(nèi)的電解液液面齊平，以便于自毛細(xì)管毛吸的電解液將隔膜樣品浸潤(rùn)；所述凹陷部的橫向尺寸介于容器的內(nèi)壁尺寸與隔膜樣品尺寸之間，凹陷部的縱向尺寸為3?5mm ο
[0013]優(yōu)選的，所述毛細(xì)管的頂端管口與盤面上表面之間的間距不大于0.5mm，毛細(xì)管的直徑不大于1mm。
[0014]優(yōu)選的，所述毛細(xì)管在盤面上的分布密度為0.9?1.1根/cm2。
[0015]優(yōu)選的，所述容器、托盤、毛細(xì)管和上蓋由耐電解液腐蝕的材質(zhì)制成。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:鋰離子電池隔膜吸液率檢測(cè)方法，包括重量差值法，具體操作步驟如下:
[0017]I)、截取隔膜樣品，于稱量裝置中稱重，記為Hi1 ；
[0018]2)、將檢測(cè)裝置整體放入稱量裝置中，讀取重量示數(shù)，記為m2 ；
[0019]3)、將隔膜樣品放入托盤的盤面中，蓋上上蓋，靜置，待隔膜樣品被電解液完全浸潤(rùn)；
[0020]4)、取出浸潤(rùn)后的隔膜樣品，蓋上上蓋，讀取重量示數(shù)，記為m3 ；
[0021]5)、計(jì)算隔膜樣品吸液率k =
[0022]優(yōu)選的，所述步驟3)中靜置的時(shí)間為60?120min。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟I)、2)和4)中的稱量裝置為電子天平。
[0024]優(yōu)選的，所述稱量裝置的稱量精度為0.0OOlgo
[0025]本發(fā)明的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法，檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉；檢測(cè)方法易于操作，檢測(cè)結(jié)果誤差較小，準(zhǔn)確度高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置的分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明限制在的實(shí)施例范圍之內(nèi)。
[0028]請(qǐng)參閱圖1，一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，包括容器20、托盤、毛細(xì)管40和上蓋10。
[0029]容器20用于盛放電解液，其頂部具有一敞口。
[0030]托盤用于放置隔膜樣品，其置于容器20上部將容器20的敞口密閉。
[0031]多個(gè)毛細(xì)管40穿過(guò)托盤的盤面33，其頂端管口高于盤面33 —既定距離并與置于該盤面33中的隔膜樣品抵接。
[0032]上蓋10蓋合于容器20之上以形成將托盤圍合的密閉空間。
[0033]容器20、托盤和上蓋10的外形均呈圓筒狀，均由耐電解液腐蝕的材質(zhì)制成。容器、托盤和上蓋的材質(zhì)可選自不銹鋼、聚四氟乙烯等，毛細(xì)管的材質(zhì)可選自不銹鋼、金屬銅等。
[0034]托盤包括置于盤面33邊緣并深入容器20敞口內(nèi)的凹陷部32、置于凹陷部32頂部并抵接于容器20的敞口頂端的呈環(huán)狀的支撐部31。
[0035]凹陷部32的外壁與容器20內(nèi)壁之間留置有間隙，容器20內(nèi)的電解液可進(jìn)入該間隙，毛細(xì)管40的頂端管口與位于該間隙內(nèi)的電解液液面齊平，以便于自毛細(xì)管40毛吸的電解液將隔膜樣品浸潤(rùn)。
[0036]凹陷部32的內(nèi)徑介于容器20的內(nèi)徑與隔膜樣品尺寸(例如圓形隔膜樣品的直徑)之間。[0037]凹陷部32的深度為3~5mm，過(guò)深則隔膜樣品不易被取出，過(guò)淺則不能達(dá)到容器20內(nèi)電解液的液面與毛細(xì)管40的頂端管口齊平的效果。
[0038]將隔膜樣品放置于托盤上，由于產(chǎn)生毛吸現(xiàn)象，毛細(xì)管40中的電解液被隔膜樣品吸附，為了提高隔膜吸液率檢測(cè)的準(zhǔn)確性，毛細(xì)管40的頂端管口與盤面33上表面之間的間距不大于0.5mm,毛細(xì)管40的直徑不大于1mm。同時(shí),毛細(xì)管在盤面上的分布密度為0.9~
1.1 根 /cm2，最佳為 0.94 根 /cm2ο
[0039]鋰離子電池隔膜吸液率檢測(cè)方法，具體操作步驟如下:
[0040]I)、截取隔膜樣品，于稱量裝置中稱重，記為mi。
[0041]2)、將檢測(cè) 裝置整體(已按照上述要求安裝并放入了所要求高度液位的電解液)放入稱量裝置中，讀取重量示數(shù)，記為m2。
[0042]3)、將隔膜樣品放入托盤的盤面33中，蓋上上蓋10，靜置60~120min，待隔膜樣品被電解液完全浸潤(rùn)。
[0043]4)、取出浸潤(rùn)后的隔膜樣品，蓋上上蓋10，讀取重量示數(shù)，記為m3。
[0044]5)、計(jì)算隔膜樣品吸液率k =
[0045]步驟3)中靜置的時(shí)間低于60分鐘則隔膜樣品浸潤(rùn)不充分，而高于120分鐘，隔膜樣品重量則無(wú)變化。為了進(jìn)一步提高檢測(cè)精度，步驟1)、2)和4)中的稱量裝置為電子天平，且其稱量精度要求為0.0OOlgo
[0046]按照上述檢測(cè)方法，分別截取5個(gè)面積相等、相同材質(zhì)的圓形隔膜樣品，分別稱重，于檢測(cè)裝置的托盤上分別擱置30min、60min和120min進(jìn)行檢測(cè)。
[0047]另取5片相同形狀、相同面積的隔膜樣品采用常規(guī)檢測(cè)方法在電解液中浸泡30min、60min和120min后進(jìn)行檢測(cè)。
[0048]兩種檢測(cè)方法的測(cè)試結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征是包括: 盛放電解液的容器(20)，其頂部具有一敞口 ； 放置隔膜樣品的托盤，置于容器(20)上部將容器(20)的敞口密閉； 多個(gè)穿過(guò)所述托盤的盤面(33)的毛細(xì)管(40)，其頂端管口高于所述盤面(33) —既定距離并與置于該盤面(33)中的隔膜樣品抵接； 以及，蓋合于所述容器(20)之上以形成將托盤圍合的密閉空間的上蓋(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述托盤包括置于盤面(33)邊緣并深入容器(20)敞口內(nèi)的凹陷部(32)、置于凹陷部(32)頂部并抵接于容器(20)的敞口頂端的呈環(huán)狀的支撐部(31)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述凹陷部(32)的外壁與容器(20)內(nèi)壁之間留置有間隙，所述毛細(xì)管(40)的頂端管口與位于該間隙內(nèi)的電解液液面齊平，以便于自毛細(xì)管(40)毛吸的電解液將隔膜樣品浸潤(rùn)；所述凹陷部(32)的橫向尺寸介于容器(20)的內(nèi)壁尺寸與隔膜樣品尺寸之間，凹陷部(32)的縱向尺寸為3?Smnin
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述毛細(xì)管(40)的頂端管口與盤面(33)上表面之間的間距不大于0.5mm，毛細(xì)管(40)的直徑不大于 Imnin
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述毛細(xì)管(40)在盤面(33)上的分布密度為0.9?1.1根/cm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述容器(20)、托盤、毛細(xì)管(40)和上蓋(10)由耐電解液腐蝕的材質(zhì)制成。
7.一種利用如權(quán)利要求1所述檢測(cè)裝置檢測(cè)鋰離子電池隔膜吸液率的方法，包括重量差值法，其特征是操作步驟如下: 1)、截取隔膜樣品，于稱量裝置中稱重，記為Hl1; 2)、將檢測(cè)裝置整體放入稱量裝置中，讀取重量示數(shù)，記為Hl2; 3)、將隔膜樣品放入托盤的盤面(33)中，蓋上上蓋(10)，靜置，待隔膜樣品被電解液完全浸潤(rùn)； 4)、取出浸潤(rùn)后的隔膜樣品，蓋上上蓋(10)，讀取重量示數(shù)，記為m3； 5)、計(jì)算隔膜樣品吸液率k= (m2-m3) /Hi1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟3)中靜置的時(shí)間為60?120min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟I)、2)和4)中的稱量裝置為電子天平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池隔膜吸液率的檢測(cè)方法，其特征在于:所述稱量裝置的稱量精度為0.0OOlg0
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK103926185SQ201410168844
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】謝媛媛, 駱昌勝, 宮璐, 劉成士, 曹利娜 申請(qǐng)人:合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司