CN108110342A - 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法 - Google Patents

一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108110342A
CN108110342A CN201711471752.6A CN201711471752A CN108110342A CN 108110342 A CN108110342 A CN 108110342A CN 201711471752 A CN201711471752 A CN 201711471752A CN 108110342 A CN108110342 A CN 108110342A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
membrane
internal resistance
detection device
lithium battery
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.)
Granted
Application number
CN201711471752.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108110342B (zh
Inventor
李涛
张敬捧
周会
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.)
Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Shandong Goldencell Electronics Technology 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 Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd filed Critical Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd
Priority to CN201711471752.6A priority Critical patent/CN108110342B/zh
Publication of CN108110342A publication Critical patent/CN108110342A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108110342B publication Critical patent/CN108110342B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法，其特征在于，检测装置包括：底模，绝缘板，下压滑块，压力显示表，压力传感器，主体机座，密封罩，交流内阻检测装置。底模下放有绝缘板，置于主体机座工作台面上，底模上依次放置正极片、隔膜、负极片。下压滑块压在负极片上，控制压力，并采用交流内阻测试装置测试阻值。测试过程中需采用密封罩密封并通入干燥气体。有效的测试了隔膜与电解液的匹配性，可加快锂电池产品开发周期，提供了隔膜与电解液匹配性测试方法，便于隔膜来料检验及一致性控制。

Description

一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能优越等优点，锂离子电池广泛应用于备用电源、储能设备、电动汽车、电动自行车、电动工具中。锂电池主要有正极、负极、隔膜、电解液及外壳5部分组成。隔膜是主要成分之一，目前主要有聚乙烯膜、聚丙烯膜，以及在其基础上涂覆的氧化铝陶瓷层结构的陶瓷膜。通常测试隔膜的参数有孔隙率、抗拉强度、透气性、热收缩、穿刺强度等，由于隔膜本身是绝缘材料，以上参数只能侧面反应出隔膜的一些性能参数。针对浸润不同的电解液其表现出特性，直接影响电池的性能，因此需要一种能直接反映出浸润电解液后的性能测试方法来评价隔膜与电解液的匹配性，以及隔膜特性。以便加快锂电池新产品开发，以及隔膜样品评价。
发明内容
本发明提供一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法，采用模拟电池内阻测试方法，利用不同层数隔膜的模拟电池阻值拟合出浸入电解液的隔膜阻值，并进一步计算出隔膜与电解液匹配性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置，包括主体机座，所述主体机座下端设有绝缘板，绝缘板上方设有底模，所述底模上有凹槽，凹槽内从下至上依次设有正极片和负极片，所述底模边缘连接正极接线柱，所述负极片上端设有可上下移动的下压滑块，下压滑块一侧连接负极接线柱，所述下压滑块上端设有压力传感器，所述压力传感器连接压力显示表，正极接线柱和负极接线柱连接交流内阻检测装置，所述主体机座外部设有密封罩，所述密封罩的上端和下端分别设有出气口和进气口。
进一步的，所述底模和下压滑块材质均为铜或铝合金。
一种根据上述锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置的检测方法，把正极片放入底模凹槽内，然后在正极片上放入n层隔膜，在隔膜上面继续放置负极片，正负极片的形状和面积一致，隔膜边缘要至少超出极片边缘4mm，加入待测试电解液，电解液液面基本与负极片相平，搁置2h浸润，下压滑块压在负极片上，控制压力0.1~0.6MPa，并采用交流内阻测试装置测试阻值R1，在搁置浸润过程和测试过程中，需采用密封罩密封并通入干燥气体；
通过公式R1=nR2+R3计算浸入电解液的隔膜内阻R2，其中R1为模拟电池内阻，可直接通过交流内阻检测装置测试出， R2为浸入电解液的隔膜内阻，R3为极片内阻和接触内阻的总和，n为隔膜的层数，为整数，通过多组R1和n的数据拟合出函数，得出相应的R2和R3的值；然后通过公式σ1=H/S*R2计算出浸入电解液后的隔膜电导率σ1，其中H为隔膜厚度，S为隔膜面积，R2为浸入电解液的隔膜内阻，最后通过公式η=δ*σ1/σ2 计算出隔膜与电解液匹配性η，其中δ为隔膜吸液率，σ1为浸入电解液后的隔膜电导率，σ2为电解液电导率，通过对隔膜与电解液匹配性η的对比电解液与隔膜的匹配性。
进一步的，干燥气体水含量小于20ppm。
进一步的，所述正极片为铝箔上涂覆有磷酸铁锂材料、镍钴锰酸锂材料或锰酸锂材料的一种，所述负极片为铜箔上涂覆有石墨材料或钛酸锂材料的一种，所述隔膜材质为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯基氧化铝陶瓷膜或聚丙烯基氧化铝陶瓷膜的一种。
本发明的有益技术效果是:
1、有效的测试了隔膜与电解液的匹配性，可加快锂电池产品开发周期。
2、提供了隔膜与电解液匹配性测试方法，便于隔膜来料检验及一致性控制。
3、可通过调整隔膜与极片之间的压力值，并根据η值判断最佳压力值，进一步为电池工艺设计加工过程中的压力提供参考，防止压力过大电池内部出现短路或过小隔膜与极片接触不好。
附图说明
图1：测试装置图
图2：表1中测试数据的模拟曲线图；
图3：表2中测试数据的模拟曲线图；
图4：表3中测试数据的模拟曲线图。
绝缘板1，正极片2，负极片3，主体机座4，压力传感器5，压力显示表6，交流内阻检测装置7 ，下压滑块8，负极接线柱9，正极接线柱10，隔膜11，底模12，出气口13，密封罩14，进气口15。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测检测装置如图1所示，包括：绝缘板1，主体机座4，压力传感器5，压力显示表6，交流内阻检测装置7 ，下压滑块8，底模12，密封罩14。下压滑块上有一负极接线柱9，底模边缘有一正极接线柱10，密封罩上有一进气口15和一出气口13，接线柱9和接线柱10连接交流内阻测试装置7。
测试时，把正极片2放入底模12凹槽内，然后在正极片2上放入隔膜11、在隔膜上面继续放置负极片3，正负极片的形状和面积要一致，隔膜边缘要超出极片边缘4mm以上，加入电解液，电解液液面基本与负极片相平，搁置2h浸润，下压滑块8压在负极片3上，控制压力0.1~0.6MPa，并采用交流内阻测试装置测试阻值，搁置浸润过程和测试过程中，需采用密封罩密封并通入干燥气体，干燥气体水含量小于20ppm，分别从密封罩上的进气口15和出气口13进气、出气。
以聚乙烯隔膜为例，评价其与3种电解液的匹配性。隔膜厚度为20μm，测试时隔膜的接触面积为100cm2。三种电解液的标识为A、B、C。针对这三种电解液，隔膜的吸液率分别为δA=39.58g/m2、δB=36.16g/m2，δC=40.09 g/m2。电解液的电导率分别为σ2A=10.2ms/cm、σ2B=10.9ms/cm、σ2C=11.2ms/cm、匹配性评估步骤如下。
根据上述要求，以涂覆有磷酸铁锂材料的铝箔为正极，涂覆有石墨材料的铜箔为负极，按照图1所示进行极片和隔膜的放置。每种电解液测试隔膜的层数为1、2、3、4、5层，采用的压力为0.3MPa。
1.加入电解液A时，浸入电解液的隔膜内阻R2测试方法，如表1所示，根据计算公式R1=nR2+R3，通过不同隔膜层数n测试出的R1值，拟合出对应的函数，得出R2值为977.04mΩ。
表1 浸入电解液A的模拟电池数据及分析
2.加入电解液B时，浸入电解液的隔膜内阻R2测试方法，如表2所示，根据计算公式R1=nR2+R3，通过不同隔膜层数n测试出的R1值，拟合出对应的函数，得出R2值为1097.76mΩ。
表2 浸入电解液B的模拟电池数据及分析
3.加入电解液C时，浸入电解液的隔膜内阻R2测试方法，如表2所示，根据计算公式R1=nR2+R3，通过不同隔膜层数n测试出的R1值，拟合出对应的函数，得出R2值为785.46mΩ。
表3 浸入电解液C的模拟电池数据及分析
4.根据公式σ1=H/S*R2， 计算浸入三种电解液后的隔膜电导率σ1 ，分别为
σ1A=0.2046×10-4 ms/cm、σ1B=0.1821×10-4 ms/cm、σ1C=0.2544×10-4 ms/cm
5.根据公式η=δ*σ1/σ2，三种电解液与隔膜匹配性指数分别为ηA=0.7939×10-4、ηB=0.6041×10-4、ηC=0.9106×10-4，根据测试及计算结果，电解液C与该隔膜的匹配性更好。

Claims (5)

1.一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置，包括主体机座，所述主体机座下端设有绝缘板，绝缘板上方设有底模，所述底模上有凹槽，凹槽内从下至上依次设有正极片和负极片，所述底模边缘连接正极接线柱，所述负极片上端设有可上下移动的下压滑块，下压滑块一侧连接负极接线柱，所述下压滑块上端设有压力传感器，所述压力传感器连接压力显示表，正极接线柱和负极接线柱连接交流内阻检测装置，所述主体机座外部设有密封罩，所述密封罩的上端和下端分别设有出气口和进气口。
2.根据权利要求1所述一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置，其特征在于，所述底模和下压滑块材质均为铜或铝合金。
3.根据权利要求1所述一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置，其特征在于，所述正极片为铝箔上涂覆有磷酸铁锂材料、镍钴锰酸锂材料或锰酸锂材料的一种，所述负极片为铜箔上涂覆有石墨材料或钛酸锂材料的一种，所述隔膜材质为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯基氧化铝陶瓷膜或聚丙烯基氧化铝陶瓷膜的一种。
4.一种根据上述锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置的检测方法，把正极片放入底模凹槽内，然后在正极片上放入n层隔膜，在隔膜上面继续放置负极片，正负极片的形状和面积一致，隔膜边缘要至少超出极片边缘4mm，加入待测试电解液，电解液液面基本与负极片相平，搁置2h浸润，下压滑块压在负极片上，控制压力0.1~0.6MPa，并采用交流内阻测试装置测试阻值R1，在搁置浸润过程和测试过程中，需采用密封罩密封并通入干燥气体；
通过公式R1=nR2+R3计算浸入电解液的隔膜内阻R2，其中R1为模拟电池内阻，可直接通过交流内阻检测装置测试出， R2为浸入电解液的隔膜内阻，R3为极片内阻和接触内阻的总和，n为隔膜的层数，为整数，通过多组R1和n的数据拟合出函数，得出相应的R2和R3的值；然后通过公式σ1=H/S*R2计算出浸入电解液后的隔膜电导率σ1，其中H为隔膜厚度，S为隔膜面积，R2为浸入电解液的隔膜内阻，最后通过公式η=δ*σ1/σ2 计算出隔膜与电解液匹配性η，其中δ为隔膜吸液率，σ1为浸入电解液后的隔膜电导率，σ2为电解液电导率，通过对隔膜与电解液匹配性η的对比电解液与隔膜的匹配性。
5.根据权利要求3所述一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测方法，干燥气体水含量小于20ppm。
CN201711471752.6A 2017-12-29 2017-12-29 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法 Active CN108110342B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711471752.6A CN108110342B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711471752.6A CN108110342B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108110342A true CN108110342A (zh) 2018-06-01
CN108110342B CN108110342B (zh) 2020-02-11

Family

ID=62214438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711471752.6A Active CN108110342B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108110342B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109186711A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池注液量的判定方式
CN111220850A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 深圳新恒业电池科技有限公司 电池隔膜阻值测量方法及装置
CN113039446A (zh) * 2019-10-23 2021-06-25 株式会社Lg化学 用于测量加压分隔件的电阻的装置和方法
CN114097125A (zh) * 2019-10-14 2022-02-25 株式会社Lg新能源 用于评价用于电化学器件的分隔件的绝缘特性和锂离子传导性特性的方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101576607A (zh) * 2009-06-10 2009-11-11 北京健翔顺鑫科技有限公司 镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置
CN104181436A (zh) * 2014-08-13 2014-12-03 江苏安瑞达新材料有限公司 一种锂电池隔膜抗短路能力的测试方法
CN104678173A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 比亚迪股份有限公司 一种锂电池隔膜面电阻的测试方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101576607A (zh) * 2009-06-10 2009-11-11 北京健翔顺鑫科技有限公司 镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置
CN104678173A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 比亚迪股份有限公司 一种锂电池隔膜面电阻的测试方法
CN104181436A (zh) * 2014-08-13 2014-12-03 江苏安瑞达新材料有限公司 一种锂电池隔膜抗短路能力的测试方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109186711A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池注液量的判定方式
CN114097125A (zh) * 2019-10-14 2022-02-25 株式会社Lg新能源 用于评价用于电化学器件的分隔件的绝缘特性和锂离子传导性特性的方法和系统
CN113039446A (zh) * 2019-10-23 2021-06-25 株式会社Lg化学 用于测量加压分隔件的电阻的装置和方法
EP3851841A4 (en) * 2019-10-23 2021-11-10 Lg Chem, Ltd. DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE RESISTANCE OF A PRESSURE SEPARATOR
US20220308118A1 (en) * 2019-10-23 2022-09-29 Lg Chem, Ltd. Device and method for measuring resistance of pressurized separator
US11740296B2 (en) * 2019-10-23 2023-08-29 Lg Energy Solution, Ltd. Device and method for measuring resistance of pressurized separator
CN113039446B (zh) * 2019-10-23 2024-04-16 株式会社Lg新能源 用于测量加压分隔件的电阻的装置和方法
CN111220850A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 深圳新恒业电池科技有限公司 电池隔膜阻值测量方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108110342B (zh) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108110342A (zh) 一种锂电池隔膜与电解液匹配性检测装置及方法
CN103675694B (zh) 一种燃料电池电堆的在线分区检测系统及检测方法
CN108318822B (zh) 一种锂电池极片和隔膜电导率的测量方法及系统
EP2041827A2 (en) Method for the manufacture of a thin film electrochemical energy source and device
CN107102041B (zh) 一种用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽
CN108508367A (zh) 软包装电池极组短路的检测方法
CN108508067A (zh) 一种采用对称电池评价锂离子电池的电池材料的方法
CN106960993B (zh) 锂空气电池及其测试装置
CN108039514A (zh) 一种带有参比电极的锂离子电池的电镀制备方法
CN108470873A (zh) 具有热关断功能的abab型多层锂离子电池隔膜及其制备方法
CN112903537A (zh) 一种电芯浸润性的测试方法
CN113991198A (zh) 一种锂离子电池电解液浸润检测方法
CN105158570B (zh) 一种简便的固体电解质电导率测试方法
CN105301357B (zh) 一种简便的硫基固体电解质电导率测试方法
CN115218778A (zh) 一种锂电池多孔电极曲折度的测试方法
CN209001049U (zh) 一种扣式锂离子对称电池
JP2012069456A (ja) 電池の評価用治具および電池の評価方法
CN209311648U (zh) 一种电池测试分析结构
CN108051479A (zh) 一种分析涂碳箔材界面导电性能的检测方法
CN108614012A (zh) 一种应用于锂电池隔膜电阻测试的方法
CN111398683A (zh) 一种固态电解质的离子电导率测试夹具及测试方法
CN107452902B (zh) 极柱同侧设置的可拆卸可即时采气分析的可充锂离子电池
CN109342954A (zh) 一种电池测试分析结构及其制造方法和电池测试分析方法
CN109143086B (zh) 一种锂电池性能测试装置
CN114005952B (zh) 一种高通量测试电池结构以及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 277800 No. x6699, Guangming Road, high tech Zone, Zaozhuang City, Shandong Province (north of the junction of Guangming Road and Huaxin Road)

Patentee after: Shandong Jinggong Electronic Technology Co.,Ltd.

Address before: 277000 west of Fuyuan fifth road, high tech Zone, Zaozhuang City, Shandong Province

Patentee before: Shandong Seiko Electronic Technology Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address