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锂电池隔膜性能测试和锂电池隔膜检测仪器

发布时间:2020-07-17   点击次数:5383次
  近年来,锂电池发展速度较快,具有能量高、循环寿命长、充电功率范围广、倍率放电性能好等优点,受到广大制造厂家青睐,现已广泛应用于智能手机、笔记本电脑、数码相机、电动自行车等领域。
 
锂电池隔膜
锂电池隔膜
 
  隔膜作为锂电池的重要组成部件,对阻隔电子通过防止短路和保证内部离子透过使电池高效、稳定、安全地运行具有重要意义。虽然隔膜自身未发生任何的电化学反应,但其结构和性能却影响电池的界面结构和内阻等,进而影响电池整体的容量、充放电电流密度、循环性能以及安全性等。
 
  因此,通过对锂电池隔膜的各项性能参数的分析测试和调控,可有效提高电池的综合性能。
 
  济南众测机电设备有限公司对锂电池隔膜厚度、锂电池隔膜隔膜透气度、锂电池隔膜拉伸强度和锂电池隔膜穿刺强度等物理力学性能检测指标积累了丰富的经验。根据相关标准和锂电池隔膜特性研发生产的电池隔膜检测仪器专业应用于电池隔膜材料的透气量、拉伸、抗穿刺性、热收缩率、厚度等指标检测。
 
  下面,众测机电将主要围绕锂离子电池隔膜物理检测指标做综合分析,同时,介绍相关锂离子电池隔膜检测仪器。
 
  关键词:锂离子电池隔膜检测、锂电池检测仪器、电池隔膜检测仪器、电池隔膜检测设备、隔膜热收缩率、电池隔膜耐穿刺性能、电池隔膜透气率测试仪、电池隔膜性能测试仪器
 
  一、锂电池隔膜厚度检测项目
 
  厚度是锂电池隔膜最基本的参数之一,通常和锂离子的透过性成反比、跟隔膜的力学性能成正比,故在满足机械强度的条件下应尽可能减小隔膜厚度以提升电池性能。
 
  对锂电池隔膜厚度检测,参考GB/T_6672-2001塑料薄膜和薄片厚度测定_机械测量法,运用机械接触式的方法进行检测。众测机电参照该标准研发生产了锂电池隔膜厚度测量仪THK-01(通用名称为测厚仪),该仪器在测试误差上完全可达到标准规定的0.1um;同时测量头可自动升降,有效避免了人为因素造成的系统误差;配备专用自动进样器,可一键实现全自动多点测量,人为误差最小;配备微型打印机,数据实时显示、自动统计、打印, 方便快捷地获取测试结果。
 
锂电池隔膜厚度测量仪
锂电池隔膜厚度测量仪
 
  由于电池隔膜的材料较软,隔膜厚度测量时应尽力减小测量的压力。众测机电研发的这款厚度测试仪就可很好的控制与隔膜的接触面积,确保测量数据的准确。
 
  二、 锂电池隔膜透气度测试
 
  透气度是反映隔膜透过率能力的指标,可用在一定时间和压力下,通过隔膜气体的量的多少来表征,以此来反映锂离子透过隔膜的通畅性。而隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。
 
  目前,国内隔膜厂家基本以透气度、孔隙度指标来衡量隔膜的透气性能。
 
  透气率是指特定的空气在一定的压力条件下,通过1平方英寸面积的隔膜所需要的时间,用Gurley值来表示,即一定体积的气体,在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间。对于相同的电池隔膜,这个数值从一定意义上来讲,和用此隔膜装配的电池的内阻成正比,即该数值越大,则内阻越大。
 
  济南众测机电研发生产的的锂电池隔膜透气度测试仪GTR-G3【 通用名称为压差法气体透过率测试仪】用来检测锂电池隔膜透气度。该检测设备可同时测定隔膜的气体透过率、溶解度系数、扩散系数,三腔均值保证三个试样同时测试,而且宽范围、高精度的温湿度控制,可满足各种试验条件下的测试。
 
锂电池隔膜透气度测试仪
锂电池隔膜透气度测试仪
 
  二、锂电池隔膜耐穿刺强度测试
 
  鉴于隔膜生产过程中的蜷曲缠绕和包装,电池的组装和拆卸,以及实际使用中反复充放电等因素,要求隔膜必须具备一定的物理强度以克服上述过程中的物理冲击、穿刺、磨损和压缩等作用带来的损坏,因此需要考察隔膜的穿刺强度。
 
  锂电池隔膜穿刺强度测试结果与穿刺针的规格、穿刺速率、下夹具孔的尺寸有关。目前行业主要参考ASTM D3763塑料高速穿刺试验方法 (Standard TestM ethod for High Speed Puncture Properties of Plastics Using Load and Displacement Sensors)和ASTM F1306 柔性阻隔薄膜和层合膜抗低速穿透试验 ( Standard Test Method for Slow Rate Penetration Resistance of Flexible Barrier Films and Laminates)等标准,测试结果和穿刺针的规格、穿刺的速度以及夹具的尺寸大小有关系。根据大量的试验和观察,锂离子电池隔膜的穿刺强度为300~500。
 
  综合考虑,众测机电推荐使用TST-02H智能电子拉力试验机+配备特殊的穿刺夹具,就可完成对隔膜穿刺强度进行测定,同时,也能完成隔膜拉伸强度测试。
 
智能电子拉力试验机
锂电池隔膜抗穿刺强度测试仪
 
  四、隔膜拉伸强度检测
 
  拉伸强度是反映隔膜在使用过程中受到外力作用时维持尺寸稳定性的参数,若拉伸强度不够,隔膜变形后不易恢复原尺寸会导致电池短路。通常参照GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测试》和ASTM D882-10《Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting》对隔膜的拉伸强度进行测试。
 
  因此,众测机电推荐使用TST-02H智能电子拉力试验机,用来检测电池隔膜抗拉伸强度性能。
 
智能电子拉力试验机
锂电池隔膜拉伸强度试验机
 
  总之,在同一台仪器上可完成电池隔膜穿刺强度和电池隔膜拉伸强度检测,在确保0.1级测试精度的基础上,还为企业节约了一大笔经费开支,两全其美。
 
  五、 锂离子电池隔膜热收缩率检测
 
  锂离子电池在制造和使用过程中,会时常处于热环境中,锂离子电池隔膜多采用一种热塑性材料聚烯烃,受热时尺寸会发生一定收缩。根据制造工艺的不同,单向拉伸膜由于机械方向(MD)为分子链被拉伸的方向,因此隔膜在该方向易发生收缩,此情况下的横向(TD)收缩一般较小。双向拉伸膜因机械方向和横向均被拉伸,都会发生细微的收缩现象。倘若隔膜的热缩率非常大,那么隔膜对于隔离正负极的作用将被削弱,甚至发生短路。为了降低电池受热时的短路风险,应选择具有合适热缩率的隔膜材料。
 
  众测机电根据锂电池隔膜热收缩率特性,研发生产的热缩试验仪RSY-01 用于检测电池隔膜热收缩性能,本检测仪器采用数字P.I.D控温监控技术,在确保快速达到设定温度的同时,还能有效避免温度波动。且为液体介质的加热提供了稳定的测试环境,又兼具自动计时功能,从而最大限度保证了测试数据的准确性。
 
热缩试验仪
锂电池隔膜热收缩率测试仪
 
  隔膜是一种绝缘材料,主要作用是防止正负极材料接触导致短路,是保障锂离子电池安全的最重要部分之一。隔膜能够浸润在电解液中,而且表面上有大量允许锂离子通过的微孔。材料、厚度和微孔数量等等特性都会影响锂离子穿过隔膜的速度,进而影响到电池的放电倍率、循环寿命等性能。
 
  因此,锂电池隔膜物理性能测试是一项重要的工作。锂离子电池隔膜在专业的锂电池隔膜检测设备测试下,厂家可以通过试验得出的数据从而提高锂电池隔膜性能,具有一定的积极意义。
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