[发明专利]一种检测微孔膜耐压性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微孔膜的技术领域，更具体地讲，涉及一种利用压缩测试分析锂电池 隔膜、反渗透膜等各种微孔膜的耐压性能的方法。

背景技术

微孔膜是具有无数相互贯通微孔的薄膜，根据内部的孔隙尺寸，可以将微孔膜分 为微滤膜(孔径＝50～104nm)、超滤膜(孔径＝5～100nm)、纳滤膜(孔径＝1～10nm)和反渗 透膜(孔径＜2nm)。近年来，微孔膜已经被广泛地应用于气体分离、锂离子电池以及污水处 理等领域。但是在实际应用过程中，人们却发现多孔膜材料的使用性能会随着时间的推移 而大幅下降。由于微孔膜内部含有大量空穴，材料的可压缩性强，而且薄膜通常都在一定的 压力环境下使用，因此材料的透过性能会随着压力的增大而迅速降低。

在污水处理以及海水淡化领域，反渗透膜是一种应用最广泛的膜材料，其是由聚 酰胺功能层、多孔的聚砜支撑层以及无纺布复合而成的。反渗透现象通常是都由压力驱动 的，尤其在海水淡化领域，反渗透膜必须处在一个较高的水压环境下，如果多孔的聚砜支撑 层在高压环境中被压坏，必然会导致反渗透膜水通量的急剧下降，因此多孔支撑层的力学 抗压性能尤为重要。

在锂离子电池领域，多孔的隔膜是锂电池电芯的重要组成部分，其位于锂电池的 正负极之间，防止两极接触短路；同时电解液中的锂离子可以在隔膜的微孔中自由穿过，在 正负极之间来回迁移完成锂电池的充放电过程。在电池的卷绕封装以及使用过程中，隔膜 会受到较大的压力，如果隔膜的耐压性能较差，其会发生一定的压缩形变，微孔膜的孔隙率 降低，其对电解液的吸液率也会大幅下降。因此锂电池隔膜的耐压性能对于锂电池的容量 以及稳定性起着至关重要的作用。

但是现今对于锂电池隔膜以及反渗透膜等微孔膜耐压性能的研究很少，对于不同 孔型结构以及不同基体材料的微孔膜在压力环境下的使用性能变化缺乏有效的检测手段。 因此，急需一种能够简便高效地评价微孔膜耐压性能的表征方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够快速、准确、高效 地评价微孔膜在不同压力下的使用性能的分析方法。

本发明提供了一种检测微孔膜耐压性能的方法，所述方法包括以下步骤：

A、获得应力-位移曲线：在空载状态下进行压缩测试得到压头的应力-位移曲线并 作为背景曲线，在0.1～10mm/min的压缩速率条件下对微孔膜标准压缩样品进行压缩测试 得到微孔膜的应力-位移曲线；

B、获得应力-应变曲线：在所述微孔膜的应力-位移曲线中均匀选取多个点并读取 所述多个点的应力值和第一位移值，再读取所述多个点的应力值对应于所述背景曲线中的 第二位移值，利用所述多个点的第一位移值和第二位移值的差值与所述微孔膜标准压缩样 品的初始厚度值之比得到的真实应变值绘制得到微孔膜的应力-应变曲线；

C、获得压缩回复率-应力曲线：在不同应力条件下对所述微孔膜标准压缩样品进 行压缩测试，计算微孔膜的弹性回复率并绘制得到微孔膜的压缩回复率-应力曲线；

D、获得压缩后微孔膜的吸液率-应力曲线或孔隙率-应力曲线：对步骤C中不同应 力条件下压缩后的微孔膜标准压缩样品进行吸液率测试或孔隙率测试，根据所得吸液率或 孔隙率绘制得到压缩后微孔膜的吸液率-应力曲线或孔隙率-应力曲线。

根据本发明检测微孔膜耐压性能的方法的一个实施例，所述微孔膜标准压缩样品 为微孔膜裁剪得到的矩形样品或圆形样品，所述矩形样品的尺寸为1～5cm×1～5cm，所述 圆形样品的直径为1～5cm。

根据本发明检测微孔膜耐压性能的方法的一个实施例，在步骤A中，在25～100℃ 的条件下进行压缩测试，对每个样品平行做3～5次测试并取平均值。

根据本发明检测微孔膜耐压性能的方法的一个实施例，在步骤C中，所述压缩测试 包括以下步骤：

测量压缩测试前样品的初始厚度L₀，在设定的压力条件下对样品进行压缩并记录 压缩形变量L₁，再让压缩后的样品在自由状态下回复40～60分钟并测量压缩后样品的厚度 L₂，根据式1计算得到样品的压缩回复率：