[发明专利]一种电池隔膜闭孔破膜温度的测试装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料薄膜测试装置技术领域，尤其涉及用于锂电池微孔隔膜物理性能测试技术领域，具体是一种电池隔膜闭孔破膜温度的测试装置及其使用方法。

背景技术

现有的锂电池主要由正极、负极、电解液以及隔膜组成，其中隔膜位于正极与负极之间，作用是将正极和负极隔开，防止电子通过，但是允许离子通过，当电池内部温度升高时，电池隔膜能够关闭微孔，阻止锂离子通过，切断正极与负极之间的联系，使电池反应停止，提高电池的安全性，因此锂电池隔膜的性能对电池的安全性起着至关重要的作用。

隔膜的结构由大量的微孔组成，彼此之间互通，孔径大小为1μm以下的薄膜，安全性是电池首先考虑的安全指标，尤其涉及动力电池领域，由于电池内部短路所产生的热量使得电池内部温度迅速升高，当温度升高到一定程度，隔膜微孔会随着温度的升高慢慢闭合，使电池内部电阻增大，直到隔膜微孔结构完全闭合，此时电池内部正负极反应完全停止，电池内部温度得到控制，防止“热失控”现象的发生，有效的阻止了锂电池爆炸或起火等安全事故的发生，这个温度值越低，锂电池在短路情况下关闭电池内部反应的时间越早，锂电池越安全，反之，电池安全性难以得到保障，但此温度必须在适当范围，同时应该高于电池使用的环境温度，以保证电池正常使用，这个温度就是闭孔温度，决定着电池的安全性能，如果电池内部的化学反应产生的热量来不及散出，在隔膜关闭微孔后温度继续上升，达到隔膜材料的熔融温度，造成隔膜破裂，电池内部正负极片直接接触在一起，发生剧烈化学反应，内部温度重新迅速升高，引发“热失控”的发生，严重时导致电池起火爆炸，所以隔膜破裂时的温度也是锂电池安全性的一个重要指标，这个温度就是破膜温度，因此从锂电池安全角度来衡量，闭孔-破膜温度是电池隔膜生产过程中必须要控制的一个重要指标，对锂电池的安全性起着至关重要的作用，所以，闭孔-破膜温度的测试方法尤其是测试装置的研究对锂电池隔膜质量控制是必不可少的。

目前大多数电池厂商测试方式都是以阻抗-温度曲线判断闭孔-破膜温度，例如：专利号CN201210471807、CN201420442897的测试方法，测试过程需要在电解液环境下测试，污染环境，而且需要多套测试装备测试温度、阻值，测试过程较繁琐，测试设备要求高，成本也较高，而本发明测试装置只需要测量隔膜温度，压力值可以直接读取气动活塞对应的刻度取代压力值，测试方法直观、操作简便，省去多套测试设备，而且无需浸润在电解液环境测试，绿色无污染，简化操作步骤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，一种电池隔膜闭孔破膜温度的测试装置及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种电池隔膜闭孔破膜温度的测试装置，包括：缸筒下极、下极磁铁、上极磁铁、隔膜、温度控制器、热电偶、测温孔、气管、圆筒压力计、气动活塞、缸筒上极、烘箱，所述的缸筒下极设置在烘箱内部，缸筒下极上端开口，下端封口，所述的下极磁铁固接在缸筒下极上，所述的缸筒上极设置在缸筒下极的正上方，缸筒下极上下端都为开口，所述的上极磁铁固接在缸筒上极上，所述的隔膜位于缸筒下极、缸筒上极之间，且隔膜分别与缸筒下极、缸筒上极接触，所述的测温孔设置在缸筒上极上，所述的温度控制器通过热电偶与测温孔连接，所述的圆筒压力计通过气管与缸筒下极接通，所述的气动活塞设置在圆筒压力计内部。

进一步的，所述的缸筒上极与缸筒下极相匹配，所述的下极磁铁、上极磁铁相互间的作用力足够大。

进一步的，所述的圆筒压力计直径远小于缸筒下极、缸筒上极的直径。

进一步的，所述的测温孔需尽可能靠近隔膜。

进一步的，所述的气管为耐热材料制成，该材料需耐高温200℃以上。

进一步的，所述的下极磁铁与上极磁铁的磁极相对放置，下极磁铁与上极磁铁相互吸引。

进一步的，所述的气动活塞采用轻质材料制成。

进一步的，所述的气动活塞与圆筒压力计接触面光滑。

一种电池隔膜闭孔破膜温度的测试装置的使用方法，其步骤具体如下：

第一步，将电池隔膜裁剪成大小相同略大于缸筒下极截面面积的圆形样品，通过上下极磁铁、上极磁铁将电池隔膜密封于缸筒上极与缸筒下极之间；

第二步，将圆筒压力计通过气管连接于缸筒下极底部，圆筒压力计内部的气动活塞在气压发生变化时，气动活塞位置相应发生变化；

第三步，温度控制器通过热电偶连接紧挨着隔膜表面插入钢筒上极的测温孔内；

第四步，将连接成一体的缸筒下极与缸筒上极放入烘箱待测；