鋰電池隔膜質(zhì)量檢測(cè)方法

隔膜作為鋰離子電池的一個(gè)核心材料，性能的好壞也直接決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻，進(jìn)而直接影響電池的電性能，那么鋰電池隔膜質(zhì)量檢測(cè)方法有哪些呢？

1. 厚度

隨著電池能量密度的提高，電池的隔膜也越來越薄，測(cè)量的精度也要求越來越高，一般企業(yè)測(cè)量用千分尺，也有“GB/T 6672-2001塑料薄膜和薄片厚度測(cè)定_機(jī)械測(cè)量法”這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量法，國(guó)際上也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，但這些標(biāo)準(zhǔn)均不是對(duì)隔膜所制定的，所以存在測(cè)試范圍寬，精度低等問題，所以要求準(zhǔn)確的企業(yè)一般采用精密測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量，但由于隔膜材質(zhì)軟，測(cè)量時(shí)候的壓力過大會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，所以也有企業(yè)用非接觸式的測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量，但是隔膜具有多孔結(jié)構(gòu)，采用非接觸的測(cè)量時(shí)也會(huì)導(dǎo)致厚度測(cè)量不一致的問題，所以在實(shí)際測(cè)量過程需要根據(jù)隔膜的種類選擇不同的測(cè)試的方法，盡量多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)保證隔膜厚度的一致性。

2. 彎曲度

有些企業(yè)也叫拱形度，指隔膜分切后產(chǎn)生的弧形，弧形明顯時(shí)會(huì)造成疊片不齊，卷繞時(shí)產(chǎn)生渦狀，造成極片外露進(jìn)而短路。測(cè)試方法為將隔膜條平鋪于桌面上，與鋼板尺邊緣進(jìn)行平行度的對(duì)比，可以得到隔膜的弧度。

3. 透氣度

隔膜在一定條件下一定體積的空氣通過隔膜所需要的時(shí)間，也稱作Gurley值，其大小對(duì)電池的性能具有一定的影響，一般采用ASTM測(cè)試法（ASTM D726 Standard Test Method for Resistance of Nonporous Paper to Passage of Air）

4. 孔隙率

空隙的體積占整個(gè)體積的比例，測(cè)試方法有吸液計(jì)算法以及測(cè)試法，吸液計(jì)算法是將隔膜浸潤(rùn)在已知溶劑中，通過測(cè)量隔膜浸潤(rùn)前后的質(zhì)量差計(jì)算出隔膜被液體占據(jù)的空隙體積，計(jì)算公式如下：

壓汞測(cè)試法是利用外力對(duì)隔膜施加壓力將汞壓入隔膜的孔隙之中，然后通過測(cè)量壓入汞的體積來計(jì)算隔膜的孔隙率，多次測(cè)量后取平均值。

5. 孔徑分布

也可采用壓汞儀進(jìn)行測(cè)量，采用壓汞法即測(cè)量汞壓入孔所施壓力計(jì)算出孔徑參數(shù)，但需要說明的是壓汞儀測(cè)量出來的結(jié)果包含通孔和非通孔，而且干法隔膜在汞浸入是會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力破壞隔膜的微孔結(jié)構(gòu)，所以實(shí)際測(cè)試時(shí)也會(huì)采用毛細(xì)管流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)量，采用惰性氣體沖破已潤(rùn)濕的隔膜，測(cè)量氣體流出的壓力值，通過計(jì)算得到孔徑參數(shù)。

6. 浸潤(rùn)性

一般采用接觸角測(cè)量法，其原理在負(fù)極相關(guān)知識(shí)介紹中已經(jīng)詳細(xì)介紹過，在此不在重復(fù)。

7. 表面狀態(tài)

通過SEM可以看出隔膜的表面狀態(tài)，區(qū)分隔膜的種類。

8. 機(jī)械性能

1）拉伸強(qiáng)度、延伸率：反映隔膜橫向（TD）和縱向（MD）的機(jī)械性能，拉伸到隔膜直到斷裂為止的力，一般用拉力儀進(jìn)行測(cè)量，干法和濕法可以看出有顯著區(qū)別；

2）穿刺強(qiáng)度：評(píng)估外界尖銳物體穿透隔膜時(shí)的力，與電池的安全性能強(qiáng)相關(guān)，用專用的測(cè)試設(shè)備可以測(cè)出。

9. 熱性能

1）熱收縮率：加熱前后隔膜尺寸的變化率，也分為橫向（TD）和縱向（MD）的收縮率，現(xiàn)在各個(gè)廠家的測(cè)試溫度和時(shí)間都是不同的，有85℃2h、90℃24h、105℃2h，130℃0.5h等等，根據(jù)不同的需要可進(jìn)行不同的測(cè)試；隨著陶瓷隔膜的應(yīng)用，隔膜的熱收縮率也是越來越低；

2） DSC測(cè)試：主要測(cè)試隔膜的閉孔以及破膜的溫度，用差式掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)量。

10. 電性能

將隔膜和正負(fù)極、電解液組裝到一起進(jìn)行倍率、高低溫、存儲(chǔ)、循環(huán)、內(nèi)阻、安全等測(cè)試比較不同隔膜的性能，在此也不在贅述。

作為四大主材之一的隔膜的作用是使電池的正負(fù)極分開，防止正負(fù)極接觸而引發(fā)短路問題，同時(shí)，其微孔結(jié)構(gòu)可以使得電解液離子通過的功能。另外，隔膜的縱向以及橫向的拉伸強(qiáng)度保證隔膜在收到一定的外力時(shí)不變形，其熱穩(wěn)定性也能保證電池在高溫失效時(shí)的安全性能。

雖然其組成成分比較單一，但測(cè)試的項(xiàng)目還是比較多的，隨著技術(shù)的發(fā)展，陶瓷隔膜已經(jīng)的到了廣泛的應(yīng)用，涂膠隔膜、功能性涂層隔膜、無紡布隔膜等新型隔膜也逐漸應(yīng)用到了鋰離子電池中，相信在不就的將來，更多高安全性、高機(jī)械性能的隔膜也將逐漸走入到鋰離子電池行業(yè)中。