[发明专利]一种薄膜下垂程度在线测试及电池隔膜

说明书

本发明公开了一种对薄膜下垂程度进行在线测量，并根据测量结果即时对薄膜的下垂进行改善的系统，该系统可以对薄膜的全部宽度范围进行在线测量并改善；且在线测量的数据采集具有时间间隔。通过该测量及改善系统后，其下垂程度较通过之前减轻15％‑50％。同时，本发明还公开了一种电池隔膜，使用本发明的测量系统进行测量时下垂程度小于等于100mm，且固定的宽度位置上的任意长度方向上的两点间的下垂程度差值小于等于50mm/1000m。

技术领域

本发明属于塑料薄膜的检测与加工领域，特别涉及锂离子电池隔离膜的塌陷(或称为下垂、波浪边等)的检测方法，以及通过在线响应，从而改善其塌陷程度的加工方法。

背景技术

随着手机、笔记本电脑等移动终端的大量普及，以及电动汽车的日渐推广，锂离子电池作为其能量来源，使用范围越来越广，对其要求也越来越高。其中最明显的，是需要锂离子电池具有高性能的同时兼备安全性。这就对锂离子电池使用的材料提出了严苛的要求。

隔离膜作为锂离子电池的重要组成部分，起到了提供锂离子移动通道的同时隔绝正负极接触的作用。因此，能否有效地隔绝正负极的接触，在电池的安全性上是至关重要的。通常，隔离膜由聚乙烯或聚丙烯制成，其具有多孔结构，以便锂离子通过。同时，它又具有常规的聚乙烯或聚丙烯薄膜的诸多物理性能特征。例如受热的情况下，隔离膜会收缩。锂离子电池中隔离膜收缩程度过大时，会增大正负极接触引发电池内部短路的几率，从而加大电池着火甚至爆炸的风险。为了降低隔离膜的热收缩，业界普遍采用的方法是在隔离膜表面涂覆无机粒子层，通过无机粒子的耐热性，抑制隔离膜的热收缩。

因此，隔离膜的涂布过程就变得极其重要。隔离膜的平整性会直接影响涂布效果。不平整导致的薄膜局部下垂，会造成该部位的漏涂或者涂布厚度不均匀。从而导致隔离膜的耐热效果不均匀。

另外，隔离膜本身的不平整除了影响涂布效果，还会影响膜的分切精度以及后期电池卷绕时的对齐程度。薄膜不平整处，会因为其长度宽度都相对平整处有差异，因此在分切时导致隔离膜宽度发生偏差，分切后的隔离膜会形成弧形形状，电池卷绕时发生卷偏。

目前，锂离子电池制造行业内，对隔离膜的平整度，普遍采用的是离线局部检验的方法。即抽取一卷隔离膜，将卷尾的部分取出数米，测量其塌陷或边缘下垂的程度。例如，发明专利CN105222728A公开了一种隔离膜平整性的测试方法，但其只能对卷尾的数米进行测试，无法取得整卷膜的数据，并且属于离线检测，降低了生产效率。实用新型专利CN205748152U公开了一种锂离子电池用铜铝箔的塌陷测试方法，该方法同时也可以用于隔离膜的测试，但该方法仅能测试铜铝箔或隔离膜的边缘部位，不能对整体宽度进行测量。实用新型专利CN205594143U公开了一种锂离子电池波浪边的检测装置，该装置使用激光测距，测得的数据更精确，但其使用的为点激光，同一时刻只能测得某一点的距离，不能对整体宽度在同一时刻测量，另外，该装置需要手动调节隔离膜边缘的测试位置，造成测试位置误差较大，影响测试结果的准确性。实用新型专利CN205808353U公开了一种可以在加热的同时测试隔离膜波浪边的装置，该装置可以用于摸索波浪边改善所需的加热温度，但其仅限于温度的探索，并不能直接应用与隔离膜加工，而且同样存在只测试边缘，不能全宽度测量的问题。

在加工时对隔离膜平整性改善方面，行业内有一些工作进展。例如，发明专利CN105328261A公开了一种在隔离膜分切时改善平整性的方法，其通过调整分切时的辊间张力降低隔离膜塌陷下垂，但该方法的张力调节过程属于凭借经验进行的人为调整，无法实现对隔离膜进行实际情况数字化测量后的精确调节。实用新型专利CN205810928U公开了一种隔离膜的波浪边在线改善装置，其通过使用激光检测仪测得隔离膜的波浪边数值后反馈至烘箱，改变烘箱设定温度，对隔离膜进行不同温度的热处理，从而减缓隔离膜波浪边，但该方法仍然局限于隔离膜边缘的下垂值测量与在线改善，与前述的实用新型专利CN205594143U同样具有难以准确定位边缘，测试结果不准确的缺点，实际应用中，由于无法实时移动激光检测仪捕捉隔离膜的边缘位置，经常会无法测得边缘的数据，从而使后续的在线改善过程失效，甚至误加热，导致隔离膜发生热收缩。