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GB/T36363-2018锂电池隔膜性能测试

发布时间:2024-08-30人气:252

  锂离子电池是一种可充电电池,主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。其中,隔膜的作用是隔离正负极以防止短路,同时允许锂离子通过以完成充放电过程。聚烯烃隔膜是锂离子电池中最常用的隔膜材料之一,主要是因为它具有良好的化学稳定性和机械性能。聚烯烃材料主要包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),有时也会使用这两种材料的复合物。GB/T36363-2018《锂离子电池用聚烯烃隔膜》标准中对锂电池隔膜的物理性能做出了详细的叙述。今天我们来了解一下。
  锂电池隔膜取样方法:
  取样的隔膜包装应完好无损。在膜卷上去掉表面三层,沿隔膜的宽度切割取样,作外观、尺寸、物理性能及电性能测试。待测定的隔膜,应密封包装,防止受潮和受污染。
  电池隔膜试样状态调节和试验的标准环境
  (1)试样状态调节
  试样应按GB/T2918-1998规定的下列条件进行状态调节:温度:(23士2)℃;相对湿度:(50士10)%;c)持续时间:不少于4h。
  (2)试验的标准环境条件
  试验的标准环境条件如下:温度:(23士2)℃;相对湿度:(50士10)%。

  一、厚度偏差
  厚度是锂离子电池隔膜隔膜最基本的特性之一,其要求的厚度均匀性与所有薄膜生产公司如出一辙,可谓永恒追求的质量指标,会直接影响隔膜卷的外观质量以及内在性能,因此是生产过程中需严加控制的质量指标之一。隔膜厚度的均匀性包括纵向厚度的均匀和横向厚度的均匀,但比较而言,横向厚度均匀性更为重要,一般必须控制在1um以内。要注意的是,由于锂离子电池隔膜的材料较软,所以在测量时应尽力减小测量的压力。


  参照GB/T6672-2001的规定进行。其中CHY-CU测厚仪的分辨率为0.1um,测量厚度的位置点,沿横向方向等距离测试不少于3组,在纵向方向上每隔200mm测一组,共测试5组,计算平均值作为所测隔膜的厚度,并按照式(1)、式(2)和式(3)计算厚度偏差。
  Ad=d-do……………(1)
  式中:
  Ad--隔膜的厚度平均值偏差,单位为微米(um);d--隔膜的厚度平均值,单位为微米(um);d。---隔膜的标称厚度值,单位为微米(um)。
  Admax=dmax-do…………………(2)
  Admx---隔膜的厚度上偏差,单位为微米(μm);
  dmax----隔膜的厚度的更大测量值,单位为微米(um);d。--隔膜的标称厚度值,单位为微米(um)。
  Admin=dmin-do………………(3)
  Admin----隔膜的厚度下偏差,单位为微米(um);
  dmin--隔膜的厚度的最小测量值,单位为微米(um);d。--隔膜的标称厚度值,单位为微米(um)。
  二、拉伸强度、断裂伸长率
  锂离子电池隔膜隔膜的拉伸强度与制膜的工艺相关联,因此实时监控其拉伸强度,有利于提高锂离子电池隔膜的综合性能。一般行业中有单轴拉伸和双轴拉伸,采用单轴拉伸,膜在拉伸方向上与垂直方向强度不同;而采用双轴拉伸,隔膜在两个方向上一致性相接近。一般拉伸强度重要是指纵向强度要达到100MP以上,横向强度不能太大,过大会导致横向收缩率增大,而这种收缩会加大锂离子电池正、负极接触的几率。
  此项测试按GB/T1040.3-2006的规定进行,采用宽为(15+0.1)mm得2型试样,MTL(PC)拉力试验机夹具间的初始距离(100+5)mm,试验速度为(250+10)mm/min。
  三、穿刺强度
  锂离子电池隔膜的穿刺试验是评价隔膜抗穿刺强度的最主要方法。通过标准的探头以标准的速度穿透隔膜,捕捉穿透瞬间的更大载荷(N),除以隔膜的平均厚度(μm)即为穿刺强度(N/μm)。隔膜根据其成型工艺的不同,分为干法、湿法,而具体工艺上又有单向拉伸、双向同步拉伸,双向异步拉伸等,且根据其表面涂布材料的不同,每种膜表现出的抗穿刺性能会有很大的区别。
  将锂电池隔膜平展于MTL(PC)拉力试验机夹具中并夹紧,以(100+10)mm/min的速率进行穿刺,完毕后取出试样,按照GB/T6672-2001的规定,按照图5所示在针孔的四周进行4点厚度的测试,取平均值,并按照式(8)计算穿刺强度。


    四、热收缩率

    试验设备

    RSY-01热缩试验仪

    试样

    在膜卷的纵向方向上裁取100mmX100mm的正方形隔膜3块切取隔膜时应使一个边缘与隔膜的纵向边缘平行,更大 偏离角度不应超过5,并做好纵向横向的标识。若隔膜宽度<100mm则取样大小为:100mmx隔膜宽度。

    试验步骤

    ‌(1)将试样平放入两个嵌有金属网的框架间,确保两金属网间距离保持在1~3mm,以保证试样的自由收缩。

    (2)根据测试需求,设定好试验的温度和时间。确保加热槽中已加入适量的传热介质(如甘油),且温度已达到设定值并稳定‌。

    (3)将装有试样的框架迅速浸入设定温度的恒温介质中,开始计时。保持试样在恒温介质中自由收缩一段时间(如20秒),然后取出‌。

    (4)取出试样后,将其浸入备用的常温浴中冷却一段时间(如5秒),然后取出水平静置。在规定的时间内(如30分钟内),使用测量工具(如游标卡尺)分别测量试样的纵、横向尺寸,并根据测量数据计算试样的热收缩率‌。按照公式分别计算隔膜纵向和横向的收缩率,取3个测试结果的平均值作为该隔膜的热收缩率。

    五、透气度

    在测试温湿度、常压环境中透气度测试仪施加1.21kPa压力下100mL空气通过面积为6.45cm隔膜所需要的时间。

    在膜卷上沿纵向相隔150mm裁取隔膜3块;若隔膜宽度≥100mm时取试样大小为100mmX100mm,若隔膜宽度<100mm时取样大小为100mmX隔膜宽度,将隔膜置于TQY-02透气度测试仪的测试头中进行透气度测试,取3次测试结果的平均值作为隔膜的透气度。

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