一種電池隔膜的熱穩(wěn)定性檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料測(cè)試領(lǐng)域，尤其設(shè)及裡離子電池隔膜的在高溫下的熱穩(wěn)定 性。 技術(shù)背景
[0002] 隨著裡離子電池技術(shù)的日益完善，電動(dòng)汽車的普及也更多的進(jìn)入到人們的生活 中。但是裡離子電池的安全問題依舊是人們關(guān)注的重點(diǎn)，尤其是在國(guó)務(wù)院頒布的《節(jié)能與新 能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中提及的目標(biāo)，至2020年動(dòng)力電池模塊的能量密度 達(dá)到300Wh/kg。為了能夠更大的提升電池的能量密度，很多動(dòng)力電池生產(chǎn)廠商開始逐漸從 鐵裡體系向Ξ元體系轉(zhuǎn)變。運(yùn)無(wú)疑對(duì)裡離子材料提出了更高的要求W確保裡離子電池的安 全性。
[0003]針刺實(shí)驗(yàn)是評(píng)測(cè)裡離子電池安全性能的重要測(cè)試之一，其中隔膜的閉孔溫度、破 膜溫度、熱穩(wěn)定性等性能尤為關(guān)鍵，關(guān)系到裡離子電池能否避免熱失控的發(fā)生。而目前對(duì)于 隔膜熱穩(wěn)定性的測(cè)試方法很少，最常見的就是將隔膜放置在一定溫度的恒溫烤箱中進(jìn)行烘 烤一定的時(shí)間，測(cè)量隔膜尺寸的變化。
[0004] 但是運(yùn)種測(cè)試方法不能準(zhǔn)確的反應(yīng)出當(dāng)裡離子電池受到針刺時(shí)的熱穩(wěn)定性，因此 本發(fā)明采用一種模擬裡離子電池受到針刺時(shí)，測(cè)量隔膜的變化情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]當(dāng)裡離子電池受到針刺破壞時(shí)，針會(huì)刺穿電池的外殼、陰極、隔膜、陽(yáng)極等，正負(fù)極 片接觸造成電池內(nèi)部短路，釋放出大量的熱。大量的熱會(huì)加劇電忍內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率，造 成電忍內(nèi)部溫度迅速升高，在高溫環(huán)境中，隔膜會(huì)發(fā)生一些物理變化。
[0006]本發(fā)明模擬電池受針刺時(shí)，測(cè)試隔膜的變化情況，進(jìn)而評(píng)判隔膜在電池安全性能 中的優(yōu)劣。
[0007] -種電池隔膜的熱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，包括W下步驟：
[000引（1)把電池隔膜平鋪到金屬導(dǎo)體板上；
[0009] (2)把直徑為0.1mm~10mm的烙鐵溫度加熱到200°CW上；
[0010] (3)使用烙鐵垂直穿透隔膜，并且保持熱烙鐵靜止時(shí)間大于Is;
[0011] (4)熱烙鐵靜止時(shí)間結(jié)束后，將烙鐵沿垂直方向移走；
[0012] (5)測(cè)量隔膜上刺穿孔的直徑大小。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟(1)金屬導(dǎo)體板下方放置一塊玻璃板。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟(1)金屬導(dǎo)體板為侶錐。
[001引優(yōu)選地，所述步驟(1)電池隔膜一面涂覆一層AL20淋料，并且al203涂層面朝上。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟(1)電池隔膜兩面都涂覆一層AL2化材料。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟(1)電池隔膜厚度為1~200WI1。
[001引優(yōu)選地，所述步驟(2)烙鐵直徑為0.5mm~5mm，因?yàn)榇朔秶睦予F直徑更加接近模 擬不同直徑鋼針的穿刺檢測(cè)的實(shí)際情況。優(yōu)選地，加熱到300°CW上，因?yàn)楫?dāng)電池受到鋼釘 穿刺時(shí)，電池內(nèi)部溫度迅速升高，當(dāng)溫度到300°CW上時(shí)，電池內(nèi)部到熱量就會(huì)急劇增長(zhǎng)。因 此檢測(cè)前，需將烙鐵到溫度加熱到300~600°C。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟(3)保持熱烙鐵靜止時(shí)間大于3s，因?yàn)榇笥?s熱烙鐵垂直穿透隔 膜后，才能夠讓隔膜受熱并且更加充分收縮。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟(3)使用二次元影像儀測(cè)量隔膜上刺穿孔的直徑大小。
[0021] 其中，本發(fā)明電池隔膜的熱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，具體步驟如下：
[0022 ] 1、烙鐵直徑為0.5mm~5mm，可W用于模擬不同直徑鋼針的穿刺實(shí)驗(yàn)；
[0023] 2、當(dāng)電池受到鋼釘穿刺時(shí)，電池內(nèi)部溫度迅速升高，當(dāng)溫度到300°CW上時(shí)，電池 內(nèi)部到熱量就會(huì)急劇增長(zhǎng)。因此實(shí)驗(yàn)前，需將烙鐵到溫度加熱到300~600°C。
[0024] 3、為了模擬隔膜在電池中的實(shí)際使用情況，測(cè)試過(guò)程中，需要把隔膜平鋪在一個(gè) 良好到金屬導(dǎo)體上。
[0025] 4、當(dāng)熱烙鐵垂直穿透隔膜后，為了能夠讓隔膜受熱充分收縮，應(yīng)保持熱烙鐵靜止 時(shí)間>3s。
[0026] 5、熱烙鐵靜止時(shí)間結(jié)束后，將烙鐵沿垂直方向移走，測(cè)量隔膜上刺穿孔的直徑大 小?？椎闹睆皆酱螅f(shuō)明隔膜在電池受到針刺破壞時(shí)，正負(fù)極片接觸面積越大，電池引發(fā)熱 失控的可能性越大，安全性能越差。
[0027]采用本發(fā)明的測(cè)試方法，有W下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：
[0028] 1、該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，能夠方便快捷的進(jìn)行隔膜熱穩(wěn)定性能的評(píng)測(cè)。
[0029] 2、模擬隔膜在裡離子電池穿刺實(shí)驗(yàn)中的熱穩(wěn)定性，測(cè)試數(shù)據(jù)更有針對(duì)性，在裡離 子電池設(shè)計(jì)時(shí)能夠提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行隔膜的篩選。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1本發(fā)明熱烙檢測(cè)原理示意圖；
[0031] 其中，1、烙鐵;2、電池隔膜;3、金屬導(dǎo)體板;4、玻璃板。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本
【發(fā)明內(nèi)容】
，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做 出說(shuō)明。實(shí)施例1:
[003引1、取12皿厚的PP材質(zhì)隔膜，在其中一面涂覆4皿厚的AL2化材料。然后將該隔膜標(biāo)識(shí) 為樣品A，并裁切成5個(gè)100巧0mm大小的樣品，分別標(biāo)識(shí)為A1、A2、A3、A4、A5;
[0034] 2、將20皿厚的侶錐3平鋪在光滑的玻璃板1上，然后將隔膜2平鋪在侶錐3上，AL2化 涂層面朝上，并用壓塊將隔膜兩端壓住，防止隔膜在測(cè)試過(guò)程中滑動(dòng)；
[0035] 3、將Φ為1.0mm的烙鐵1表面溫度加熱至400°C，并保持lOmin;
[0036] 4、將烙鐵1垂直刺向隔膜樣品2中間位置，靜止不動(dòng)，5s后將烙鐵沿垂直隔膜方向 移走；
[0037] 5、使用二次元影像儀測(cè)量隔膜上被烙鐵燙穿孔的直徑，并記錄在表1中。
[0038] 表1樣品A熱烙實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
[0039]
[0040] 實(shí)施例2:
[0041 ]取實(shí)施例1中12皿厚同規(guī)格的PP材質(zhì)基膜，在其雙面各涂覆2皿厚的AL203材料。然 后將該隔膜標(biāo)識(shí)為樣品B，并裁切成5個(gè)100巧0mm大小的樣品，分別標(biāo)識(shí)為B1、B2、B3、B4、B5;
[0042] 按照實(shí)施例1中的測(cè)試方法分別將樣品B進(jìn)行熱烙實(shí)驗(yàn)，并記錄在表2中。
[0043] 表2樣品B熱烙實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
[0044]
[0045] 對(duì)比例1:
[0046] 1、將實(shí)施例1樣品A和實(shí)施例2樣品B分別裁切成65mm的寬度；
[0047] 2、分別使用樣品A和樣品B，與鉆酸裡體系，型號(hào)為074570P-3200mAh的正負(fù)極片卷 繞成卷忍；
[004引3、將兩種卷忍分別經(jīng)過(guò)熱壓、測(cè)短路、頂側(cè)封、烘烤、注液、一封、化成、二封、老化、 分容等工序，制成合格的電忍，分別和隔膜一一對(duì)應(yīng)，將電忍標(biāo)識(shí)為電忍A和電忍B;
[0049] 4、隨機(jī)從兩組電忍里分別抽取3只，分別標(biāo)識(shí)為A1、A2、A3和81、82、83，進(jìn)行針刺實(shí) 驗(yàn)測(cè)試。穿刺針直徑5.0mm，穿刺速度40mm/s，并將測(cè)試結(jié)果記錄在表3中；
[0050] 表3電忍針刺實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0化1 ]
[0052]從對(duì)比例當(dāng)中可W看到，使用樣品A的電忍安全性能更優(yōu)，可見，針刺實(shí)驗(yàn)結(jié)果與 熱烙實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
[0053]W上是對(duì)本發(fā)明測(cè)試方法進(jìn)行的闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施方 式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn) 化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池隔膜的熱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，包括以下步驟： (1) 把電池隔膜平鋪到金屬導(dǎo)體板上； (2) 把直徑為0.1mm~10mm的烙鐵溫度加熱到200°C以上； (3) 使用烙鐵垂直穿透隔膜，并且保持熱烙鐵靜止時(shí)間>ls; (4) 熱烙鐵靜止時(shí)間結(jié)束后，將烙鐵沿垂直方向移走； (5) 測(cè)量隔膜上刺穿孔的直徑大小。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（1)金屬導(dǎo)體板下方放置一塊 玻璃板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(1)金屬導(dǎo)體板為鋁箱。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（1)電池隔膜一面涂覆一層 AL2〇3材料，并且AL2〇3涂層面朝上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（1)電池隔膜兩面涂覆一層 AL2O3材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(1)電池隔膜厚度為1~200μπι。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(2)烙鐵直徑為0.5mm~5mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(2)烙鐵溫度加熱到300~600 〇C。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)保持熱烙鐵靜止時(shí)間>3s。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)使用二次元影像儀測(cè)量隔 膜上刺穿孔的直徑大小。
【專利摘要】針刺實(shí)驗(yàn)是評(píng)測(cè)鋰離子電池安全性能的重要測(cè)試之一，其中隔膜的閉孔溫度、破膜溫度、熱穩(wěn)定性等性能尤為關(guān)鍵，關(guān)系到鋰離子電池能否避免熱失控的發(fā)生。而目前對(duì)于隔膜熱穩(wěn)定性的測(cè)試方法很少，最常見的就是將隔膜放置在一定溫度的恒溫烤箱中進(jìn)行烘烤一定的時(shí)間，測(cè)量隔膜尺寸的變化。但是這種測(cè)試方法不能準(zhǔn)確的反應(yīng)出當(dāng)鋰離子電池受到針刺時(shí)的熱穩(wěn)定性，因此本發(fā)明采用一種模擬鋰離子電池受到針刺時(shí)，測(cè)量隔膜的變化情況。
【IPC分類】G01N25/00
【公開號(hào)】CN105445313
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510856173
【發(fā)明人】李世隆, 秦銀銀, 許建光, 陳良
【申請(qǐng)人】深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日