[发明专利]一种锂电池隔膜孔隙率的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池检测领域，尤其是涉及一种操作简单、测试精确的锂电池隔膜孔隙率的测试方法。

背景技术

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜置于正、负极之间，主要作用是隔离正、负极，但允许电池内的离子自由通过。电池隔膜的离子传导能力直接关系到电池的整体性能。隔膜的电导率越高，离子单位时间内穿过单位面积隔膜的量越大，此时，电池的充放电性能都会增加。

孔隙率在一定程度上能够反映隔膜微孔结构。孔隙率高，锂离子穿过能力强，但太高的孔隙率可能使得微孔隔膜抗穿刺能力减弱、收缩率增大以及力学性能变差，从而带来微孔隔膜使用过程中安全性问题以及使用性能的变化。因此，隔膜的孔隙率是实际生产过程中控制隔膜性能的重要指标。

目前，孔隙率的测试方法有：压汞法、气体吸附法、扫描电镜法，还有实际生产常用的称重法等。但是前面三种测试孔隙率的方法都要其特定的孔径测试范围，还有所用设备复杂昂贵，操作过程繁琐等缺点。

发明内容

为克服现有隔膜孔隙率的测试方法的缺点，本发明的目的在于提供一种操作简单、测试精确、测试设备和条件要求低、可操作性强的锂电池隔膜孔隙率的测试方法。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种锂电池隔膜孔隙率的测试方法，包括以下步骤：

（1）截取隔膜试样；

（2）在电子天平上称量隔膜试样的质量，记为M；

（3）把盛有水的玻璃杯放到电子天平上，读数归零；

（4）用细线系住一金属环，拉住细线的自由端使其缓缓没入水中，直至金属环完全浸入悬吊在水中后，记录天平读数为M1；

（5）把金属环从水中取出，天平读数归零；

（6）把隔膜试样卷曲起来，套在金属环内固定，重复步骤（4），记录天平读数为M2；

（7）代入孔隙率公式P=100%×(1-Μ/ρ÷V)计算出隔膜的孔隙率P，

其中，P为隔膜的孔隙率，M为隔膜的质量，ρ为隔膜材料的真密度，V为排开水的体积，V=（M2-M1）/ρ_水，M1为金属环排开水的质量，M2为金属环和隔膜一起排开水的质量，ρ_水为水的密度。

优选的，天平称量精度至少为0.0001g。

作为一种优选方式，所述细线的材质具有不吸水性，为但不限于塑料线或钢丝。

优选的，所述隔膜试样的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等疏水材料。

优选的，所述金属环的的直径为10-50mm。

作为一种优选方式，隔膜试样卷曲为一半圆或圆形桶装，没有重叠；如有开口，则开口向上。

作为一种优选方式，所述步骤（4）中的金属环悬吊于水中，且与水面至少应保持2mm以上的距离，金属环间隔设置在玻璃杯内壁内。

作为一种优选方式，所述步骤（6）中套设有金属环的隔膜试样悬吊于水中，隔膜试样和金属环间隔设置在玻璃杯内壁内。

本发明提供了一种利用排水法来精确测量隔膜孔隙率的方法。该方法利用排水法精准地测量了隔膜的体积，克服了常规方法中隔膜体积测量带来的误差。总体来说，该方法具有操作操作简单、测试结果准确、设备简单、可操作性强等优点，在实际运用中，不仅大大地降低了设备成本，而且极大地提高了工作效率，节约了公司资源。

说明书附图

图1为隔膜试样悬吊水中示意图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步详细说明。

为了更加清楚的说明本方法的操作过程及特点，在本实施例中以聚丙烯干法单向拉伸微孔膜为样品测试孔隙率，在其它实施例中隔膜材质也可是聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等其它疏水材料也都在本发明的保护范围内。

孔隙率是指多孔材料内部空隙所占总体积的百分率，根据孔隙率的定义，我们可得到其公式为：P=100%×(1-Μ/ρ÷V)，V为排开水的体积，V=（M₂-M₁）/ρ_水；

其中P——隔膜的孔隙率，%；

M——隔膜的质量，g；

ρ——隔膜材料的真密度，g/cm³。此实施例中，聚丙烯隔膜材料的真密度为0.91g/cm³；

M₁为金属环排开水的质量，g；

M₂为金属环和隔膜一起排开水的质量，g；