一種鋰電池隔膜孔隙率的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池檢測領域，公開了一種鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，包括以下步驟：（1）截取隔膜試樣；（2）在電子天平上稱量隔膜試樣的質(zhì)量，記為M；（3）把盛有水的玻璃杯放到電子天平上，讀數(shù)歸零；（4）用細線系住一金屬環(huán)，拉住細線的自由端使其緩緩沒入水中，直至金屬環(huán)完全浸入懸吊在水中后，記錄天平讀數(shù)為M1；（5）把金屬環(huán)從水中取出，天平讀數(shù)歸零；（6）把隔膜試樣卷曲起來，套在金屬環(huán)內(nèi)固定，重復步驟（4），記錄天平讀數(shù)為M2；（7）計算出隔膜的孔隙率P。本發(fā)明具有操作簡單、測試結(jié)果準確、設備簡單、可操作性強、測試成本低等優(yōu)點。
【專利說明】一種鋰電池隔膜孔隙率的測試方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電池檢測領域，尤其是涉及一種操作簡單、測試精確的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成。隔膜置于正、負極之間，主要作用是隔離正、負極，但允許電池內(nèi)的離子自由通過。電池隔膜的離子傳導能力直接關系到電池的整體性能。隔膜的電導率越高，離子單位時間內(nèi)穿過單位面積隔膜的量越大，此時，電池的充放電性能都會增加。
[0003]孔隙率在一定程度上能夠反映隔膜微孔結(jié)構(gòu)。孔隙率高，鋰離子穿過能力強，但太高的孔隙率可能使得微孔隔膜抗穿刺能力減弱、收縮率增大以及力學性能變差，從而帶來微孔隔膜使用過程中安全性問題以及使用性能的變化。因此，隔膜的孔隙率是實際生產(chǎn)過程中控制隔膜性能的重要指標。
[0004]目前，孔隙率的測試方法有:壓汞法、氣體吸附法、掃描電鏡法，還有實際生產(chǎn)常用的稱重法等。但是前面三種測試孔隙率的方法都要其特定的孔徑測試范圍，還有所用設備復雜昂貴，操作過程繁瑣等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有隔膜孔隙率的測試方法的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、測試精確、測試設備和條件要求低、可操作性強的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，包括以下步驟:
[0007](I)截取隔膜試樣；
[0008](2)在電子天平上稱量隔膜試樣的質(zhì)量，記為M ；
[0009](3)把盛有水的玻璃杯放到電子天平上，讀數(shù)歸零；
[0010](4)用細線系住一金屬環(huán)，拉住細線的自由端使其緩緩沒入水中，直至金屬環(huán)完全浸入懸吊在水中后，記錄天平讀數(shù)為Ml ；
[0011](5)把金屬環(huán)從水中取出，天平讀數(shù)歸零；
[0012](6)把隔膜試樣卷曲起來，套在金屬環(huán)內(nèi)固定，重復步驟(4)，記錄天平讀數(shù)為M2 ；
[0013](7)代入孔隙率公式P=100%X (1-M/p +V)計算出隔膜的孔隙率P，
[0014]其中，P為隔膜的孔隙率，M為隔膜的質(zhì)量，P為隔膜材料的真密度，V為排開水的體積，V= (M2-M1)/ P 7jc,Ml為金屬環(huán)排開水的質(zhì)量,M2為金屬環(huán)和隔膜一起排開水的質(zhì)量，P水為水的密度。
[0015]優(yōu)選的，天平稱量精度至少為0.0OOlg。
[0016]作為一種優(yōu)選方式，所述細線的材質(zhì)具有不吸水性，為但不限于塑料線或鋼絲。
[0017]優(yōu)選的，所述隔膜試樣的材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等疏水材料。
[0018]優(yōu)選的,所述金屬環(huán)的的直徑為10_50mm。
[0019]作為一種優(yōu)選方式，隔膜試樣卷曲為一半圓或圓形桶裝，沒有重疊；如有開口，則開口向上。
[0020]作為一種優(yōu)選方式，所述步驟(4)中的金屬環(huán)懸吊于水中，且與水面至少應保持2mm以上的距離，金屬環(huán)間隔設置在玻璃杯內(nèi)壁內(nèi)。
[0021]作為一種優(yōu)選方式，所述步驟(6)中套設有金屬環(huán)的隔膜試樣懸吊于水中，隔膜試樣和金屬環(huán)間隔設置在玻璃杯內(nèi)壁內(nèi)。
[0022]本發(fā)明提供了一種利用排水法來精確測量隔膜孔隙率的方法。該方法利用排水法精準地測量了隔膜的體積，克服了常規(guī)方法中隔膜體積測量帶來的誤差?？傮w來說，該方法具有操作操作簡單、測試結(jié)果準確、設備簡單、可操作性強等優(yōu)點，在實際運用中，不僅大大地降低了設備成本，而且極大地提高了工作效率，節(jié)約了公司資源。
[0023]說明書附圖
[0024]圖1為隔膜試樣懸吊水中示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0026]為了更加清楚的說明本方法的操作過程及特點，在本實施例中以聚丙烯干法單向拉伸微孔膜為樣品測試孔隙率，在其它實施例中隔膜材質(zhì)也可是聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等其它疏水材料也都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0027]孔隙率是指多孔材料內(nèi)部空隙所占總體積的百分率，根據(jù)孔隙率的定義，我們可得到其公式為:P=100%X (1-M/p +V)，V為排開水的體積，V= (M2-M1) / P水；
[0028]其中P—隔膜的孔隙率，% ；
[0029]M——隔膜的質(zhì)量，g ；
[0030]P——隔膜材料的真密度，g/cm3。此實施例中，聚丙烯隔膜材料的真密度為
0.91g/cm3 ；
[0031]M1為金屬環(huán)排開水的質(zhì)量，g ;
[0032]M2為金屬環(huán)和隔膜一起排開水的質(zhì)量，g ;
[0033]P水為水的密度為1.0g/cm3。
[0034]首先，在待測聚丙烯隔膜樣品中截取面積<10cmX IOcm大小的樣品。因為樣品過大的話，所需容器也較大，加上水的質(zhì)量會超出電子天平的量程。
[0035]用精度為0.0OOlg的電子天平稱量試樣的質(zhì)量，M0
[0036]參考圖1，用200ml的燒杯3盛二分之一到三分之一的水，放在電子天平上，待穩(wěn)定
后，讀數(shù)清零。
[0037]塑料細繩2的一端系在直徑為10_50mm的金屬環(huán)5上,另一端系在玻璃棒I上。然后將金屬環(huán)5緩緩沒入水面4下，玻璃棒I架在天平的玻璃罩上，塑料細繩2拉直，使金屬環(huán)5懸浮在水中。待穩(wěn)定后，天平讀數(shù)為M1，此讀數(shù)即為金屬環(huán)5排開水的質(zhì)量，通過水在此環(huán)境下的密度可求得金屬環(huán)5的體積。實際上也可以以其它密度大于水且不溶于水的硬質(zhì)環(huán)替代金屬環(huán)，同樣落入本發(fā)明的保護范圍。[0038]從水中取出金屬環(huán)5，擦干表面的水，電子天平讀數(shù)再次清零。
[0039]把上述截取的聚丙烯隔膜6試樣卷繞成圓柱狀，拴在金屬環(huán)5中，利用隔膜卷繞后的張力，固定在金屬環(huán)5上。不同厚度隔膜卷繞后的張力不一樣，這就決定所用金屬環(huán)大小不盡相同，其直徑范圍在10mm-50mm,優(yōu)選10mm-30mm。
[0040]把上述固定好的隔膜6和金屬環(huán)5 —起浸沒在水面4下，使它們懸浮在水中，待穩(wěn)定后，讀數(shù)為M2，此讀數(shù)為金屬環(huán)5和隔膜6共同排開水的質(zhì)量，通過水的密度可以求得金屬環(huán)5和隔膜6的總體積。
[0041]通過上式來來計算隔膜的孔隙率P。
[0042]使用本實施例的方法和常規(guī)方法測試某公司厚度為60 μ、40 μ和32 μ三種規(guī)格隔膜的孔隙率，截取試樣的大小都為5cmX5cm，測試結(jié)果如表1。
[0043]表1
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)截取隔膜試樣； (2)在電子天平上稱量隔膜試樣的質(zhì)量，記為M； (3)把盛有水的玻璃杯放到電子天平上，讀數(shù)歸零； (4)用細線系住一金屬環(huán)，拉住細線的自由端使其緩緩沒入水中，直至金屬環(huán)完全浸入懸吊在水中后，記錄天平讀數(shù)為M1 ； (5)把金屬環(huán)從水中取出，天平讀數(shù)歸零； (6)把隔膜試樣卷曲起來，套在金屬環(huán)內(nèi)固定，重復步驟(4)，記錄天平讀數(shù)為M2; (7)代入孔隙率公式P=100%X(1-M/p +V)計算出隔膜的孔隙率P， 其中，P為隔膜的孔隙率，M為隔膜的質(zhì)量，P為隔膜材料的真密度，V為排開水的體積，V= (M2-M1) / P水,Ml為金屬環(huán)排開水的質(zhì)量,M2為金屬環(huán)和隔膜一起排開水的質(zhì)量，P水為水的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，天平稱量精度至少為0.0OOlg0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，所述細線的材質(zhì)具有不吸水性，為塑料線或鋼絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，所述隔膜試樣的材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，所述金屬環(huán)的的直徑為10_50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，隔膜試樣卷曲為一半圓或圓形桶裝，沒有重疊；如有開口，則開口向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，所述步驟(4)中的金屬環(huán)懸吊于水中，且與水面至少應保持2mm以上的距離，金屬環(huán)間隔設置在玻璃杯內(nèi)壁內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池隔膜孔隙率的測試方法，其特征在于，所述步驟(6)中套設有金屬環(huán)的隔膜試樣懸吊于水中，隔膜試樣和金屬環(huán)間隔設置在玻璃杯內(nèi)壁內(nèi)。
【文檔編號】G01N15/08GK103512837SQ201310418707
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】陳秀峰, 陳良, 吳術(shù)球, 楊佳富, 王今剛 申請人:深圳市星源材質(zhì)科技有限公司