[发明专利]电池隔膜闭孔温度、破膜温度的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜闭孔温度、破膜温度的测试装置及测试方法技术领域。

背景技术

锂离子电池由正负极、隔离膜和电解液组成。其中，隔离膜连接并隔开正极和负极材料，是电子的绝缘体，但允许离子通过，其性能的优劣决定着电池的界面结构和内阻，进而影响着电池的容量、循环性、充放电电流密度等关键特性，因此隔离膜性能的优劣对于提高电池的综合性能起重要的作用。

聚烯烃微孔隔离膜是具有无数互通的微孔，孔径为0.01～10μm的塑料薄膜。安全性是聚烯烃微孔隔离膜在应用时首先要考虑的指标。由于电池短路而形成的焦耳热使得电池内部温度升高，电池隔膜孔径缩小而使电阻增大温度越低，或者说，进一步的熔化而使微孔消失的温度越低，就可在较低的温度下阻止离子通过，这样可防止电池内部温度升高达到锂的熔点或电解液的引燃点而引起火灾事故的发生，从而达到安全的目的。当电池隔离膜因熔化而使微孔消失后，一旦电池内部温度进一步升高，隔离膜熔化粘度降低，达到某一温度则发生膜破裂，若隔离膜太早破裂，电极会直接接触，这是非常危险的，因此在熔融温度以上使隔离膜保持其形状是必要的。膜破裂温度越高，则阻止离子流通的时间也越长，因而就有很高的安全性能。膜破裂温度与闭孔温度的差值是决定电池安全性的决定因素。

在目前，锂离子电池隔膜产品提供商并没有提供隔膜产品的闭孔温度、破膜温度等关系到产品安全使用的温度范围的相关参数，锂离子电池不同隔膜厂家的产品此性能上也有较大差异。锂离子电池隔膜产品的大部分使用厂家也不能有效地对此参数进行准确检测，影响到锂离子电池最大安全使用温度范围的确定。

针对目前的发展状况，因此急需一套专门为测试锂离子电池隔膜闭孔温度、破膜温度等参数而设计的专用装置和一套完整的测试方案，以弥补此参数测试方法的空缺，为产品的安全使用提供保证。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有的技术难题，提供一种安全的电池隔膜闭孔温度、破膜温度测试装置。

本发明的另一个目的在于提供利用上述装置测试电池隔膜闭孔温度、破膜温度的测试方法。

本发明方法的测试原理：锂离子电池隔膜是一种多孔性高分子材料，在正常的使用温度范围内，导电液中的离子能够透过隔膜上的微孔通道在正负电极之间自由迁移，此时正负电极之间的电阻比较小，当使用温度升高到闭孔温度(Tc)后，由于隔膜材料软化后微孔坍塌，微孔通道被关闭，离子不能通过隔膜，此时正负电极之间形成断路，电阻值很大，当温度升高到超过破膜温度(Tb)后，由于隔膜材料熔化收缩，隔膜破裂穿孔，离子又能够在正负电极之间自由迁移，正负电极之间的电阻又变得很小，因此，通过电阻值的变化，可以测量出隔膜的闭孔温度和破膜温度，计算出隔膜的安全工作窗口温度。

一种电池隔膜闭孔温度、破膜温度测试装置，依次包括盖板、密封板、主板、密封圈和底板，其中主板上设有注液孔，注液孔下设储液腔，在储液腔外围设有密封槽，主板上还设有电极连接位点；密封圈置于主板的密封槽内；底板上设有测温孔和电极连接位点；使用时，各部分通过螺栓固定连接。

上述的电池隔膜闭孔温度、破膜温度测试装置，如果使用普通的金属螺栓，则还需要在底板上的螺栓固定孔内嵌入绝缘块。

上述的电池隔膜闭孔温度、破膜温度测试装置，较佳的方案是，主板的储液腔为锥面体。

上述的盖板用于固定和压紧密封板。

上述的密封板用于密封主板上的注液孔，防止漏液、漏气。

上述的主板下表面的锥面与底板之间形成空腔用于承载导电液，并作电极的一极。锥面穹顶有利于内部空气排出。

上述的密封圈用于密封主板与底板之间形成的腔体，防止导电液漏出，用于隔离主板与底板，防止短路。密封圈优选采用耐高温耐腐蚀的PTFE材料，防止导电液腐蚀和泄漏。PTFE材料即聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀和耐候性，除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)；同时还具有绝缘性，不受环境及频率的影响，体积电阻可达1018欧姆·厘米，介质损耗小，击穿电压高；对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度-190～260℃。因此，作为电池液的密封材料是最为理想的。

上述的底板与主板之间形成空腔用于承载导电液和隔膜，并用作电极的另一极。

上述的塑料绝缘块用于分隔主板与底板的固定螺丝，防止主板与底板短路。

电池隔膜闭孔温度、破膜温度的测试方法，其步骤如下：

a、设置烘箱温度为170～200℃，预热烘箱；