[发明专利]一种电池隔膜透气度测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别涉及一种电池隔膜透气度测试方法及其装置。

背景技术

电池隔膜是电池结构中最重要的一部分，隔膜性能的好坏在很大程度上将影响电池的循环寿命和充放电性能，隔膜厚度、平均孔径及分布成为判别电池性能的重要指标。性能优良的电池隔膜将提升电池的容量和循环寿命，而性能较差的电池隔膜在恶劣条件下将导致电池起火，甚至爆炸等安全事故。

电池隔膜的透气度是指在一定条件下，空气通过指点面积隔膜所需要的时间，它是评价隔膜孔结构的重要指标，是隔膜对电池性能影响的一个重要参数。目前，电池隔膜的测试标准主要有GB1038、ASTM D1434，但是专业测试设备价格昂贵，动辄数万元，且操作过程复杂，不便维护。因此，为了满足实验室低成本、快速测定电池隔膜透气度的要求，需要根据其测试原理发明新的方法及其装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池隔膜透气度测试方法及其装置，用此方法测试电池隔膜的透气度，具有操作简单、成本低廉、数据准确、实用性强等优点。同时，本测试方法及其装置可以测试不同温度下隔膜的透气度，探明隔膜的透气度与温度的变化关系，进而研究电池隔膜的闭孔温度和破膜温度，在一定程度上可以预测温度变化导致的电池性能变化。

本发明的技术方案是：

一种电池隔膜透气度测试装置，该测试装置包括：供气系统、稳压系统、变温测试系统、计量系统，供气系统的输出端与稳压系统连通，稳压系统的输出端与变温测试系统连通，变温测试系统的输出端与计量系统连通。

所述的电池隔膜透气度测试装置，变温测试系统由具有调温功能的隔膜密封结构、所测试的电池隔膜组成，具有调温功能的隔膜密封结构设有：进气口、出气口、密封圈、不锈钢筛网、电池隔膜、隔膜密封腔Ⅰ、连接耳Ⅰ、连接耳Ⅱ、隔膜密封腔Ⅱ、螺栓，具体结构如下：

隔膜密封腔Ⅰ、隔膜密封腔Ⅱ相对设置通过止口对接形成隔膜密封腔，电池隔膜位于隔膜密封腔Ⅰ、隔膜密封腔Ⅱ之间，且电池隔膜旁衬以50目～400目不锈钢筛网；隔膜密封腔Ⅰ、隔膜密封腔Ⅱ之间相对位置处的内侧，隔膜密封腔Ⅰ的一端通过密封圈设置电池隔膜，电池隔膜的里侧设置不锈钢筛网；隔膜密封腔Ⅰ、隔膜密封腔Ⅱ之间相对位置处的外侧，隔膜密封腔Ⅰ的一端设置连接耳Ⅰ，隔膜密封腔Ⅱ的另一端设置连接耳Ⅱ，连接耳Ⅰ和连接耳Ⅱ之间通过螺栓连接固定；隔膜密封腔Ⅰ的另一端设有进气口，隔膜密封腔Ⅱ的另一端设有出气口。

所述装置的电池隔膜透气度测试方法，采用定压测量工艺，测试方法包括下列五个步骤：(1)固定并密封电池隔膜；(2)通过加热装置设定隔膜温度；(3)进气口一侧通气并设定压力值；(4)计量透气侧透过一定体积气体所需时间；(5)计算隔膜的透气度。

所述的电池隔膜透气度测试方法，电池隔膜的密封材料由橡胶、塑料、石墨或复合材料制成，需要根据测试温度进行选择：200～300℃时采用石墨或聚四氟乙烯材料的密封圈，低于200℃至-30℃的较低温度时选用聚氨酯橡胶或丁基橡胶材料的密封圈。

所述的电池隔膜透气度测试方法，电池隔膜的密封材料外层具有温控装置，方便测试-30℃～300℃温度范围内透气度数据，温控装置升降温速率保持在5℃～30℃/分钟。

所述的电池隔膜透气度测试方法，变温测试系统温度控制由高低温实验箱等可调节温度的装置完成，采用分段升温方式：低于200℃至-30℃，升温速率为20～30℃/分钟；200℃至300℃，升温速率为5～30℃/分钟。

所述的电池隔膜透气度测试方法，进气口一侧的压力由进气系统减压阀和调压系统背压阀共同控制，为了避免气流对隔膜的冲击，进气侧压力宜缓慢上升，由0MPa升至0.1MPa用时大于20s。

所述的电池隔膜透气度测试方法，电池隔膜透气度测试方法中，主要测量参数包括：待测样品面积A(m²)、隔膜两侧压力差△P(Pa)、透过气体体积V(cm³)、所需时间T(s)，则透气度值G_V(100)＝100T/(A×△P×V)。

所述的电池隔膜透气度测试方法，气体透过时间需待气体稳定后进行测量，在先后三次测量数值相差小于2％。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明提供了一种电池隔膜透气度测试方法及其装置，该方法原理简单，能够定量地对电池隔膜的孔结构进行预测，方便不同隔膜之间进行对比，并对温度变化引起的隔膜结构变化进行研究，初步确定电池隔膜的闭孔温度和破膜温度。