CN103512821A - 一种电池隔膜吸液率的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池检测领域，公开了一种电池隔膜吸液率的测试方法，包括以下步骤：（1）、截取隔膜试样；（2）、测量隔膜试样体积，并记录为V1；（3）、将盛有电解液的容器放到电子天平上，读数归零，用细线固定一圆环，待圆环完全浸入悬吊在电解液中后，记录天平读数为M1；（4）、将隔膜试样固定到圆环上，重复步骤（3），1-180分钟后，记录天平读数为M2；（5）、代入吸液率的公式L=（ρV1+M1-M2）/V1计算出吸液率L。本发明具有操作简单、测试结果准确、设备简单、可操作性强、测试成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测领域，尤其是涉及一种操作简单、测试精确的电池隔膜吸液率的测试方法。
背景技术
锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜置于正、负极之间，主要作用是隔离正、负极，但允许电池内的离子自由通过。电池隔膜的离子传导能力直接关系到电池的整体性能。隔膜的电导率越高，离子单位时间内穿过单位面积隔膜的量越大，此时，电池的充放电性能都会增加。
隔膜的吸液率不仅反映了隔膜与电解液的亲和性，还能够体现隔膜微孔结构的差异。吸液率越高，说明隔膜有较高的孔隙率、较高的通孔率和较好的浸润性，单位体积吸收电解液的量也就越大，电池的内阻就越小，性能更好。因此，隔膜的吸液率是评价隔膜性能的一项重要指标，其测试方法具有非常重要的实际意义。
目前常用的隔膜吸液率的测试方法为称重法，即通过隔膜吸液前后重量的变化来计算隔膜的吸液率。由于吸液后的隔膜质量称重的误差较大，导致测试结果再现性和准确性较差，测试者的主观性对测试结果影响较大。
发明内容
为克服现有隔膜吸液率测试方法的缺点，本发明的目的在于提供一种步骤简单、过程易于规范、结果精确度高、可操作性强、测试成本低的隔膜吸液率测试方法。
本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种电池隔膜吸液率的测试方法，包括以下步骤：
（1）、截取隔膜试样；截取的隔膜试样厚度应均匀，表面平整，面积在1-100cm2；
（2）、测量隔膜试样体积，并记录为V1；试样隔膜的体积测量，通过测厚仪、直尺等测量工具对试样的体积进行测量，为了保证隔膜体积的测试精度，测厚仪的精度至少为1μm；
（3）、将盛有电解液的容器放到电子天平上，读数归零，用细线固定一圆环，待圆环完全浸入悬吊在电解液中后，记录天平读数为M1；
（4）、将隔膜试样固定到圆环上，重复步骤（3），1-180分钟后，记录天平读数为M2；
（5）、代入吸液率的公式L=（ρV1+M1-M2）/V1计算出吸液率L；
其中L为吸液率，单位g/cm3,V1为隔膜试样的体积，M1圆环排开电解液的质量，M2为圆环和隔膜试样被电解液渗透后排开电解液的质量，ρ为电解液的密度。
作为一种优选方式，所述容器上设置有一容器盖，所述容器盖中心设置有一供细线自由通过的小孔。由于电解液具有挥发性，为了减少电解液挥发对测试结果的影响，在容器上加一容器盖，盖上有一仅供细线通过的小孔。实际测试中，将细线一端拴在圆环上，一端穿过容器盖上的小孔，系在一个玻璃棒上，方便拿取。
作为一种优选方式，称量精度至少为0.0001g。电子天平是常用的称重工具，为了达到测量的准确性，至少要求电子天平的精确度在0.0001g，最好用精确度为0.0001g或更高的天平，测出的数据更加精确。
作为一种优选方式，所述细线为不吸液性材质细线。为了测量的准确性，所用细线有严格的材质要求，它即不能与电解液发生反应，也不能吸收电解液，并且其质量轻到不足影响到测试结果。
具体的，所述不吸液性材质细线为塑料线或钢丝。
作为一种优选方式，所述圆环为不吸液性材质或表面涂有不溶于电解液层的金属环。
具体的，所述圆环为实心塑料环或表面涂有聚四氟乙烯的铜环。
作为一种优选方式，所述圆环及圆环上的隔膜试样悬吊于电解液中，且在液面下2-20mm，所述圆环及圆环上的隔膜试样间隔设置在容器内壁内。圆环及圆环上的隔膜浸入到电解液中的距离与液面保持2-20mm的距离，最好为5-10mm，圆环或隔膜不能与容器壁接触。圆环及隔膜浸入到电解液中，浸入的太浅，浮力太大，浸入的太深，压力增加，都可能导致读数偏差。
优选的，所述步骤（4）中，圆环及圆环上的隔膜试样浸入到电解液中的时间为10-120分钟。圆环或隔膜不能与容器壁接触，由于隔膜浸入到电解液中，其吸收电解液需要有一个过程，常温常压下，隔膜完全吸收电解液需要10-120分钟，时间小于1分钟，吸收不充分，时间大于180分钟，吸收几乎没有变化。
本发明测试的环境优选为恒温恒湿，且无明显的空气流动。
本发明提供了一种利用排液法来精确测量隔膜孔隙率的方法。本发明用来测试隔膜吸液率操作简单、过程易于规范和量化、测试设备和条件要求低，可较精确地测量隔膜的吸液率，可操作性强。
附图说明
图1为本发明隔膜试样卷绕示意图。
图2为本发明玻璃容器和玻璃盖示意图。
图3为本发明隔膜试样悬浮在电解液中的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
一种电池隔膜吸液率的测试方法，包括以下步骤：
（1）、在待测电池隔膜平整均匀的地方发截取长方形试样；
（2）、通过测厚仪测得试样厚度，计算体积为V1；截取的隔膜试样厚度应均匀，表面平整，面积在1-100cm2；
（3）、把里面盛有电解液的玻璃容器6和盖5（参考图1、图2和图3）放到精度为0.0001g的电子天平上，待数值稳定后，读数清零；细塑料线2从玻璃盖5的小孔501穿过，一端系住玻璃棒1，一端固定在圆环3上，让圆环3完全浸入到电解液中，测得其排开电解液的质量为M1；圆环3为不吸液性材质或表面涂有不溶于电解液层的金属环，如实心塑料环或表面涂有聚四氟乙烯的铜环；圆环3浸入到电解液中的距离与液面7保持2-20mm的距离，最好为5-10mm，圆环3不能与容器壁接触；圆环3浸入到电解液中，浸入的太浅，浮力太大，浸入的太深，压力增加，都可能导致读数偏差；
（4）、把试样4卷成圆筒状，用上述圆环3固定（参考图1），试样4以圆环3为载体缓缓地浸入到天平读数已归零的上述电解液中，待试样4全部浸没在电解液中，隔膜处于悬浮状态，不得与容器壁接触（参考图3），试样4在电解液中浸泡10-120分钟，然后记录天平的数值M2，即为圆环3和隔膜试样4此时排开电解液的质量；圆环3和隔膜试样4浸入到电解液中的距离与液面7保持2-20mm的距离，最好为5-10mm，圆环3隔膜试样4不能与容器壁接触；
利用隔膜吸液率的计算公式：L=（ρV1+M1-M2）/V1计算出吸液率L，
其中，L为吸液率，单位g/cm3,V1为隔膜试样的体积，M1圆环排开电解液的质量，M2为圆环和隔膜试样被电解液渗透后排开电解液的质量，ρ为电解液的密度。
通过上述方法测试了三种不同规格的隔膜，分别截取五个试样，各试样大小为：2×2cm、5×5cm、5×5cm、6×6cm、10×10cm，和传统的称重法作为比较例进行测试。
测试结果如下表：
从测试结果我们不难看出，本发明的方法测试数据误差较小，数据更准确，省时省力，操作简单。
以上是对本发明电池隔膜吸液率的测试方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、截取隔膜试样；
（2）、测量隔膜试样体积，并记录为V1；
（3）、将盛有电解液的容器放到电子天平上，读数归零，用细线固定一圆环，待圆环完全浸入悬吊在电解液中后，记录天平读数为M1；
（4）、将隔膜试样固定到圆环上，重复步骤（3），1-180分钟后，记录天平读数为M2；
（5）、代入吸液率的公式L=（ρV1+M1-M2）/V1计算出吸液率L；
其中L为吸液率，单位g/cm3,V1为隔膜试样的体积，M1圆环排开电解液的质量，M2为圆环和隔膜试样被电解液渗透后排开电解液的质量，ρ为电解液的密度。
2.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述容器上设置有一容器盖，所述容器盖中心设置有一供细线自由通过的小孔。
3.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，称量精度至少为0.0001g。
4.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述细线为不吸液性材质细线。
5.根据权利要求4所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述不吸液性材质细线为塑料线或钢丝。
6.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述圆环为不吸液性材质或表面涂有不溶于电解液层的金属环。
7.根据权利要求6所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述圆环为实心塑料环或表面涂有聚四氟乙烯的铜环。
8.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述圆环及圆环上的隔膜试样悬吊于电解液中，且在液面下2-20mm，所述圆环及圆环上的隔膜试样间隔设置在容器内壁内。
9.根据权利要求8所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述圆环及圆环上的隔膜试样在液面下5-10mm。
10.根据权利要求1所述的电池隔膜吸液率的测试方法，其特征在于，所述步骤（4）中，圆环及圆环上的隔膜试样浸入到电解液中的时间为10-120分钟。
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