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锂电隔膜技术测试原理和检测方法有哪些

来源:九游app手机版  日期:2019-04-17 10:03  浏览量:

  锂电隔膜技术测试原理和检测方法有哪些?目前国内几乎所有的锂电池隔膜测厚设备都只具备了检测功能,很少能做到隔膜厚度的闭环控制。本文九游app手机版小编将从隔膜的测试原理和方法入手,对锂离子电池的隔膜进行一个深入浅出的认识。

  锂电池隔膜技术现状

  锂电池隔膜技术就是目前我国动力电池业的一个痛点。在锂离子电池材料中,正负极材料和电解液目前基本上实现了国产化,而隔膜起步较晚,国内企业技术成熟度不高。虽然近几年我国锂电池隔膜国产化率在不断提升,但占据的主要是低端3C类电池隔膜市场,高端隔膜国产化率仍然很低,高端3C类电池以及动力电池用隔膜依然大量依赖进口。

  据悉,隔膜是目前锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,约占锂电池成本的15%,其技术难点在于造孔的工程技术、基体材料,以及制造设备。国内锂电隔膜目前普遍存在的问题是一致性不高,主要表现在不规律的缺陷,孔隙率不达标,厚度、孔隙分布以及孔径分布不均等方面。单向拉伸的国产PP隔膜在孔隙率和孔径分布方面与国外产品比较接近;双向分步拉伸的PE隔膜孔隙率通常与国外产品相比较低,孔径分布情况也不理想。

  在湿法隔膜领域,国内隔膜企业受限于工艺、技术等多方面因素,产品水平还较低,生产设备大量依赖进口。和芯片一样,高端隔膜技术具有相当高的门槛,不仅要投入巨额的资金,还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线,并且非短时间能够突破。

锂电隔膜.jpg

  锂电隔膜技术测试原理

  隔膜厚度在线检测原理主要是将射线通过隔膜以后的衰减量转换成隔膜厚度。这意味着在检测过程中必须要保证检测的精度和稳定性。

  随着锂电能量密度的提高,电池的隔膜也越来越薄,测量的精度也要求越来越高,一般企业测量用千分尺,也有“GB/T6672-2001塑料薄膜和薄片厚度测定_机械测量法”这一个标准测量法,国际上也有相应的标准进行测量,但这些标准均不是对隔膜所制定的,所以存在测试范围宽,精度低等问题,所以要求准确的企业一般采用精密测厚仪进行测量。

  但由于隔膜材质软,测量时候的压力过大会导致测量的数据不准确,所以也有企业用非接触式的测厚仪进行测量,但是隔膜具有多孔结构,采用非接触的测量时也会导致厚度测量不一致的问题,所以在实际测量过程需要根据隔膜的种类选择不同的测试的方法。

  锂电隔膜技术检测方法有哪些?

  1.厚度

  锂电池隔膜厚度在线控制技术主要有两个,一个是MD(纵向)控制和CD(横向)控制;另一个是隔膜在线机器视觉检测技术。所谓的MD控制和CD控制就是指通过控制上料螺杆转速或牵引速度来进行MD方向的厚度闭环控制;以及通过扫描架进行数据测量,最终实现CD方向的数据闭环控制。

  2.弯曲度

  有些企业也叫拱形度,指锂电池隔膜分切后产生的弧形,弧形明显时会造成叠片不齐,卷绕时产生涡状,造成极片外露进而短路。测试方法为将隔膜条平铺于桌面上,与钢板尺边缘进行平行度的对比,可以得到隔膜的弧度。

  3.透气度

  隔膜在一定条件下一定体积的空气通过隔膜所需要的时间,也称作Gurley值,其大小对锂电池的性能具有一定的影响,一般采用ASTM测试法。

  4.孔隙率

  空隙的体积占整个体积的比例,测试方法有吸液计算法以及测试法,吸液计算法是将锂电隔膜浸润在已知溶剂中,通过测量隔膜浸润前后的质量差计算出隔膜被液体占据的空隙体积,压汞测试法是利用外力对隔膜施加压力将汞压入隔膜的孔隙之中,然后通过测量压入汞的体积来计算隔膜的孔隙率,多次测量后取平均值。

  5.孔径分布

  也可采用压汞仪进行测量,采用压汞法即测量汞压入孔所施压力计算出孔径参数,但需要说明的是压汞仪测量出来的结果包含通孔和非通孔,而且干法锂电隔膜在汞浸入是会产生应力破坏隔膜的微孔结构,所以实际测试时也会采用毛细管流动分析仪进行测量,采用惰性气体冲破已润湿的隔膜,测量气体流出的压力值,通过计算得到孔径参数。

  6.浸润性

  一般采用接触角测量法,其原理在负极相关知识介绍中已经详细介绍过,在此不在重复。

  7.电性能

  将锂电隔膜和正负极、电解液组装到一起进行倍率、高低温、存储、循环、内阻、安全等测试比较不同隔膜的性能。

  作为四大主材之一的锂电隔膜,虽然其组成成分比较单一,但测试的项目还是比较多的,随着技术的发展,陶瓷隔膜已经的到了广泛的应用,涂胶隔膜、功能性涂层隔膜、无纺布隔膜等新型隔膜也逐渐应用到了锂离子电池中,相信在不就的将来,更多高安全性、高机械性能的隔膜也将逐渐走入到锂离子电池行业中。

  近年来,锂电池发展速度较快,其社会对其安全性问题的关注日益增加,因此,在确保锂电池电性能的同时,更要重视锂电池隔膜的安全性能测试。

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