CN105445313A - 一种电池隔膜的热稳定性检测方法 - Google Patents

一种电池隔膜的热稳定性检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105445313A
CN105445313A CN201510856173.8A CN201510856173A CN105445313A CN 105445313 A CN105445313 A CN 105445313A CN 201510856173 A CN201510856173 A CN 201510856173A CN 105445313 A CN105445313 A CN 105445313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
described step
detection method
flatiron
battery
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510856173.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李世隆
秦银银
许建光
陈良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Senior Technology Material Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Senior Technology Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Senior Technology Material Co Ltd filed Critical Shenzhen Senior Technology Material Co Ltd
Priority to CN201510856173.8A priority Critical patent/CN105445313A/zh
Publication of CN105445313A publication Critical patent/CN105445313A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means

Abstract

针刺实验是评测锂离子电池安全性能的重要测试之一，其中隔膜的闭孔温度、破膜温度、热稳定性等性能尤为关键，关系到锂离子电池能否避免热失控的发生。而目前对于隔膜热稳定性的测试方法很少，最常见的就是将隔膜放置在一定温度的恒温烤箱中进行烘烤一定的时间，测量隔膜尺寸的变化。但是这种测试方法不能准确的反应出当锂离子电池受到针刺时的热稳定性，因此本发明采用一种模拟锂离子电池受到针刺时，测量隔膜的变化情况。

Description

一种电池隔膜的热稳定性检测方法
技术领域
本发明属于高分子材料测试领域，尤其涉及锂离子电池隔膜的在高温下的热稳定性。
技术背景
随着锂离子电池技术的日益完善，电动汽车的普及也更多的进入到人们的生活中。但是锂离子电池的安全问题依旧是人们关注的重点，尤其是在国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中提及的目标，至2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg。为了能够更大的提升电池的能量密度，很多动力电池生产厂商开始逐渐从铁锂体系向三元体系转变。这无疑对锂离子材料提出了更高的要求以确保锂离子电池的安全性。
针刺实验是评测锂离子电池安全性能的重要测试之一，其中隔膜的闭孔温度、破膜温度、热稳定性等性能尤为关键，关系到锂离子电池能否避免热失控的发生。而目前对于隔膜热稳定性的测试方法很少，最常见的就是将隔膜放置在一定温度的恒温烤箱中进行烘烤一定的时间，测量隔膜尺寸的变化。
但是这种测试方法不能准确的反应出当锂离子电池受到针刺时的热稳定性，因此本发明采用一种模拟锂离子电池受到针刺时，测量隔膜的变化情况。
发明内容
当锂离子电池受到针刺破坏时，针会刺穿电池的外壳、阴极、隔膜、阳极等，正负极片接触造成电池内部短路，释放出大量的热。大量的热会加剧电芯内部的化学反应速率，造成电芯内部温度迅速升高，在高温环境中，隔膜会发生一些物理变化。
本发明模拟电池受针刺时，测试隔膜的变化情况，进而评判隔膜在电池安全性能中的优劣。
一种电池隔膜的热稳定性检测方法，包括以下步骤：
(1)把电池隔膜平铺到金属导体板上；
(2)把直径为0.1mm～10mm的烙铁温度加热到200℃以上；
(3)使用烙铁垂直穿透隔膜，并且保持热烙铁静止时间大于1s；
(4)热烙铁静止时间结束后，将烙铁沿垂直方向移走；
(5)测量隔膜上刺穿孔的直径大小。
优选地，所述步骤(1)金属导体板下方放置一块玻璃板。
优选地，所述步骤(1)金属导体板为铝箔。
优选地，所述步骤(1)电池隔膜一面涂覆一层AL2O3材料，并且AL2O3涂层面朝上。
优选地，所述步骤(1)电池隔膜两面都涂覆一层AL2O3材料。
优选地，所述步骤(1)电池隔膜厚度为1～200μm。
优选地，所述步骤(2)烙铁直径为0.5mm～5mm，因为此范围的烙铁直径更加接近模拟不同直径钢针的穿刺检测的实际情况。优选地，加热到300℃以上，因为当电池受到钢钉穿刺时，电池内部温度迅速升高，当温度到300℃以上时，电池内部到热量就会急剧增长。因此检测前，需将烙铁到温度加热到300～600℃。
优选地，所述步骤(3)保持热烙铁静止时间大于3s，因为大于3s热烙铁垂直穿透隔膜后，才能够让隔膜受热并且更加充分收缩。
优选地，所述步骤(3)使用二次元影像仪测量隔膜上刺穿孔的直径大小。
其中，本发明电池隔膜的热稳定性检测方法，具体步骤如下：
1、烙铁直径为0.5mm～5mm，可以用于模拟不同直径钢针的穿刺实验；
2、当电池受到钢钉穿刺时，电池内部温度迅速升高，当温度到300℃以上时，电池内部到热量就会急剧增长。因此实验前，需将烙铁到温度加热到300～600℃。
3、为了模拟隔膜在电池中的实际使用情况，测试过程中，需要把隔膜平铺在一个良好到金属导体上。
4、当热烙铁垂直穿透隔膜后，为了能够让隔膜受热充分收缩，应保持热烙铁静止时间＞3s。
5、热烙铁静止时间结束后，将烙铁沿垂直方向移走，测量隔膜上刺穿孔的直径大小。孔的直径越大，说明隔膜在电池受到针刺破坏时，正负极片接触面积越大，电池引发热失控的可能性越大，安全性能越差。
采用本发明的测试方法，有以下几方面的优点：
1、该方法所需设备简单，能够方便快捷的进行隔膜热稳定性能的评测。
2、模拟隔膜在锂离子电池穿刺实验中的热稳定性，测试数据更有针对性，在锂离子电池设计时能够提供准确的数据进行隔膜的筛选。
附图说明
图1本发明热烙检测原理示意图；
其中，1、烙铁；2、电池隔膜；3、金属导体板；4、玻璃板。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明内容，下面结合具体实施方式对本发明做出说明。实施例1：
1、取12μm厚的PP材质隔膜，在其中一面涂覆4μm厚的AL2O3材料。然后将该隔膜标识为样品A，并裁切成5个100*50mm大小的样品，分别标识为A1、A2、A3、A4、A5；
2、将20μm厚的铝箔3平铺在光滑的玻璃板1上，然后将隔膜2平铺在铝箔3上，AL2O3涂层面朝上，并用压块将隔膜两端压住，防止隔膜在测试过程中滑动；
3、将φ为1.0mm的烙铁1表面温度加热至400℃，并保持10min；
4、将烙铁1垂直刺向隔膜样品2中间位置，静止不动，5s后将烙铁沿垂直隔膜方向移走；
5、使用二次元影像仪测量隔膜上被烙铁烫穿孔的直径，并记录在表1中。
表1样品A热烙实验测试结果
实施例2：
取实施例1中12μm厚同规格的PP材质基膜，在其双面各涂覆2μm厚的AL2O3材料。然后将该隔膜标识为样品B，并裁切成5个100*50mm大小的样品，分别标识为B1、B2、B3、B4、B5；
按照实施例1中的测试方法分别将样品B进行热烙实验，并记录在表2中。
表2样品B热烙实验测试结果
对比例1：
1、将实施例1样品A和实施例2样品B分别裁切成65mm的宽度；
2、分别使用样品A和样品B，与钴酸锂体系，型号为074570P-3200mAh的正负极片卷绕成卷芯；
3、将两种卷芯分别经过热压、测短路、顶侧封、烘烤、注液、一封、化成、二封、老化、分容等工序，制成合格的电芯，分别和隔膜一一对应，将电芯标识为电芯A和电芯B；
4、随机从两组电芯里分别抽取3只，分别标识为A1、A2、A3和B1、B2、B3，进行针刺实验测试。穿刺针直径5.0mm，穿刺速度40mm/s，并将测试结果记录在表3中；
表3电芯针刺实验结果
从对比例当中可以看到，使用样品A的电芯安全性能更优，可见，针刺实验结果与热烙实验结果一致。
以上是对本发明测试方法进行的阐述，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)

1.一种电池隔膜的热稳定性检测方法，包括以下步骤：
(1)把电池隔膜平铺到金属导体板上；
(2)把直径为0.1mm～10mm的烙铁温度加热到200℃以上；
(3)使用烙铁垂直穿透隔膜，并且保持热烙铁静止时间＞1s；
(4)热烙铁静止时间结束后，将烙铁沿垂直方向移走；
(5)测量隔膜上刺穿孔的直径大小。
2.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(1)金属导体板下方放置一块玻璃板。
3.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(1)金属导体板为铝箔。
4.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(1)电池隔膜一面涂覆一层AL2O3材料，并且AL2O3涂层面朝上。
5.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(1)电池隔膜两面涂覆一层AL2O3材料。
6.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(1)电池隔膜厚度为1～200μm。
7.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(2)烙铁直径为0.5mm～5mm。
8.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(2)烙铁温度加热到300～600℃。
9.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(3)保持热烙铁静止时间＞3s。
10.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述步骤(3)使用二次元影像仪测量隔膜上刺穿孔的直径大小。
CN201510856173.8A 2015-11-30 2015-11-30 一种电池隔膜的热稳定性检测方法 Pending CN105445313A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510856173.8A CN105445313A (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种电池隔膜的热稳定性检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510856173.8A CN105445313A (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种电池隔膜的热稳定性检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105445313A true CN105445313A (zh) 2016-03-30

Family

ID=55555757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510856173.8A Pending CN105445313A (zh) 2015-11-30 2015-11-30 一种电池隔膜的热稳定性检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105445313A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105606641A (zh) * 2015-12-29 2016-05-25 河南惠强新能源材料科技股份有限公司 一种在线实时监测锂电池隔膜热收缩率系统及监测方法
CN107219326A (zh) * 2017-05-26 2017-09-29 中国电力科学研究院 一种二次电池用阻燃材料的性能评估方法及评估系统
CN107390137A (zh) * 2017-08-16 2017-11-24 中国科学技术大学 一种评估锂离子电池安全性能的绝缘刺针
CN108845163A (zh) * 2018-06-22 2018-11-20 中航锂电（江苏）有限公司 一种锂电池隔膜的点破膜测试专用夹具
CN110926966A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂离子电池隔膜安全性的检测方法
CN111707965A (zh) * 2020-05-26 2020-09-25 欣旺达电动汽车电池有限公司 锂离子电池短路测试的方法
CN112557433A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 上海比亚迪有限公司 一种锂离子电池隔膜热稳定性的测试方法
CN113295297A (zh) * 2021-04-30 2021-08-24 中材锂膜有限公司 一种锂电池隔膜闭孔温度的测试方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1578806A (zh) * 2002-08-28 2005-02-09 旭化成化学株式会社 聚烯烃制微孔膜及其评价方法
CN100454611C (zh) * 2002-08-24 2009-01-21 德古萨公司 电隔片及其制备方法和在锂-高功率蓄电池中的应用
CN101386686A (zh) * 2007-09-12 2009-03-18 Sk能源 在高温时具有良好的强度特性和渗透特性的微孔聚乙烯膜
CN101542777A (zh) * 2007-02-05 2009-09-23 Lg化学株式会社 具有多孔活性涂层的有机/无机复合隔膜以及包含该隔膜的电化学器件
CN101789499A (zh) * 2010-01-19 2010-07-28 中国海诚工程科技股份有限公司 一种锂离子电池隔膜的涂层组合物及泡沫施胶方法
WO2011004506A1 (ja) * 2009-07-10 2011-01-13 本田技研工業株式会社 温度測定機能を持つ釘刺し試験具
CN102349177A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 旭化成电子材料株式会社 层叠分隔件、聚烯烃微多孔膜及蓄电设备用分隔件
CN103474602A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 深圳市泰百科技有限公司 一种锂离子电池造孔陶瓷隔离膜及其制备方法
CN104048987A (zh) * 2014-07-07 2014-09-17 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池隔膜热刺穿测试装置及其测试方法
CN105203959A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种多用途动力电池测试装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454611C (zh) * 2002-08-24 2009-01-21 德古萨公司 电隔片及其制备方法和在锂-高功率蓄电池中的应用
CN1578806A (zh) * 2002-08-28 2005-02-09 旭化成化学株式会社 聚烯烃制微孔膜及其评价方法
CN101542777A (zh) * 2007-02-05 2009-09-23 Lg化学株式会社 具有多孔活性涂层的有机/无机复合隔膜以及包含该隔膜的电化学器件
CN101386686A (zh) * 2007-09-12 2009-03-18 Sk能源 在高温时具有良好的强度特性和渗透特性的微孔聚乙烯膜
CN102349177A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 旭化成电子材料株式会社 层叠分隔件、聚烯烃微多孔膜及蓄电设备用分隔件
WO2011004506A1 (ja) * 2009-07-10 2011-01-13 本田技研工業株式会社 温度測定機能を持つ釘刺し試験具
CN101789499A (zh) * 2010-01-19 2010-07-28 中国海诚工程科技股份有限公司 一种锂离子电池隔膜的涂层组合物及泡沫施胶方法
CN103474602A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 深圳市泰百科技有限公司 一种锂离子电池造孔陶瓷隔离膜及其制备方法
CN104048987A (zh) * 2014-07-07 2014-09-17 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池隔膜热刺穿测试装置及其测试方法
CN105203959A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种多用途动力电池测试装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105606641A (zh) * 2015-12-29 2016-05-25 河南惠强新能源材料科技股份有限公司 一种在线实时监测锂电池隔膜热收缩率系统及监测方法
CN105606641B (zh) * 2015-12-29 2018-06-19 河南惠强新能源材料科技股份有限公司 一种在线实时监测锂电池隔膜热收缩率系统及监测方法
CN107219326A (zh) * 2017-05-26 2017-09-29 中国电力科学研究院 一种二次电池用阻燃材料的性能评估方法及评估系统
CN107219326B (zh) * 2017-05-26 2021-02-26 中国电力科学研究院 一种二次电池用阻燃材料的性能评估方法及评估系统
CN107390137A (zh) * 2017-08-16 2017-11-24 中国科学技术大学 一种评估锂离子电池安全性能的绝缘刺针
CN107390137B (zh) * 2017-08-16 2023-11-17 中国科学技术大学 一种评估锂离子电池安全性能的绝缘刺针
CN108845163A (zh) * 2018-06-22 2018-11-20 中航锂电（江苏）有限公司 一种锂电池隔膜的点破膜测试专用夹具
CN112557433A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 上海比亚迪有限公司 一种锂离子电池隔膜热稳定性的测试方法
CN110926966A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂离子电池隔膜安全性的检测方法
CN111707965A (zh) * 2020-05-26 2020-09-25 欣旺达电动汽车电池有限公司 锂离子电池短路测试的方法
CN111707965B (zh) * 2020-05-26 2022-08-09 欣旺达电动汽车电池有限公司 锂离子电池短路测试的方法
CN113295297A (zh) * 2021-04-30 2021-08-24 中材锂膜有限公司 一种锂电池隔膜闭孔温度的测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105445313A (zh) 一种电池隔膜的热稳定性检测方法
Xiong et al. Toward a safer battery management system: A critical review on diagnosis and prognosis of battery short circuit
CN202471632U (zh) 电池隔膜闭孔温度和破膜温度的检测装置
Zhang et al. Fusing phenomenon of lithium-ion battery internal short circuit
Naguib et al. Limiting internal short-circuit damage by electrode partition for impact-tolerant Li-ion batteries
CN203323906U (zh) 一种用于测试锂电池隔膜闭孔温度和破膜温度的实验装置
CN110968968A (zh) 一种基于针刺内部短路锂离子电池的热失控仿真方法
CN104035048A (zh) 一种锂离子电池过充安全性能的热电检测方法及其装置
CN106896271B (zh) 一种用于电池隔膜电导率测试的装置和方法
CN104062598B (zh) 一种锂离子电池强制内部短路安全性评估方法
CN205488409U (zh) 电池内短路测试装置
Zhang et al. Reaction temperature sensing (RTS)-based control for Li-ion battery safety
CN109444678A (zh) 一种锂离子电池的电芯绝缘测试方法与装置
CN105319139A (zh) 一种隔膜穿刺强度测试装置及其方法
CN112198437A (zh) 模拟锂离子电池内短路热失控的刺片、样品电芯及方法
CN105158566A (zh) 电池隔膜闭孔破膜温度和离子电导率测试装置及方法
CN105509922A (zh) 一种电池隔膜闭孔温度的测试方法
CN108828384A (zh) 一种电池内短路的模拟装置及模拟方法
Barnett et al. Lithium-ion batteries, safety
CN106289020B (zh) 一种检测锂离子电池极耳弯折的方法
CN110673048B (zh) 一种电池内短路阻值辨识方法
CN108196155A (zh) 一种用于检测电池卷芯是否短路的方法
Wang et al. Investigation of the thermal performance in lithium-ion cells during polyformaldehyde nail penetration
CN108562608B (zh) 一种多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法
CN107390137B (zh) 一种评估锂离子电池安全性能的绝缘刺针

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160330