CN109030173A - 测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于普通拉伸试验机设计的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置及方法，测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，包括拉伸试验机、穿刺针、夹具，所述夹具包括压紧环和固定环，所述压紧环安装在所述固定环上端，压紧环和固定环之间夹紧有隔膜试样，固定环内设有装载电解液的阶梯槽，隔膜试样覆盖阶梯槽的下凹槽，且隔膜试样的下面与电解液相接触，所述穿刺针位于隔膜试样上方，且穿刺针与拉伸试验机的推杆连接，拉伸试验机上方的穿刺针头以一定的速度向下运动去顶刺隔膜，即可测试出锂离子电池隔膜的穿刺强度，为各电池生产厂家选择隔膜时提供可靠依据。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池隔膜性能测试领域，尤其涉及测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置及方法。
背景技术
隔膜是锂离子电池关键的内层组件之一，主要起到隔离正负极和使锂离子通过的作用，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环及安全性能等，所以，隔膜性能的好坏直接影响到锂电池的综合性能。
在锂离子电池制造和装配过程中，由于电极边缘可能存在毛刺，加上工艺和环境水平有限等因素，电池使用过程中，电池内部也可能形成枝状晶体，从而刺穿隔膜，造成局部微弱的短路，可见隔膜需要具备一定的穿刺强度。
完整的一个锂离子电池包括正、负极、隔膜和电解液，所以研究隔膜在电解液中的穿刺强度也很有必要。现有的隔膜穿刺强度测试夹具仅限于干态下的测试。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，此测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置可测试隔膜在电解液中的穿刺强度，且适用于不同规格、不同材料的隔膜湿态下的穿刺强度测试。本发明的另一目的是提供了一种基于测试锂离子电池隔膜湿状态下穿刺强度的测试方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，包括拉伸试验机、穿刺针和夹具，所述夹具包括压紧环和固定环，所述压紧环安装在所述固定环上端，且所述压紧环和固定环之间夹紧有隔膜试样，所述固定环内设有装载电解液的凹槽，且所述隔膜试样覆盖阶梯槽的下凹槽，且隔膜试样的下面与电解液相接触，所述穿刺针位于隔膜试样上方，且所述穿刺针与拉伸试验机的推杆连接。
优选的，所述固定环还包括圆环部和安装部，所述圆环部与安装部的上端连接，且所述圆环部与安装部一体成形。
优选的，所述安装部的截面呈T型；当进行测试时，所述安装部安装于所述拉伸试验机的承载平台上，可以稳定连接，保证穿刺部位为锂离子电池隔膜试样的中心位置，确保数据的准确性和可靠性。
优选的，所述凹槽包括上环形槽和下凹槽，所述上环形槽与下凹槽相通，面所述上环形槽和下凹槽分别位于圆环部和安装部，同时所述上环形槽的直径大于下凹槽的直径。
优选的，所述固定环和压紧环之间通过螺栓组件连接，螺栓和螺母之间留有间隙，可以防止隔膜试样安装时产生皱褶，保证隔膜的平整。
优选的，所述穿刺针的针头呈球状，针头圆滑且无毛刺，可保障实验的准确性。
优选的，所述穿刺针的主体直径为0.8-1.2mm，穿刺针的针头顶端呈半球状，此穿刺针的针头顶端半径为0.3-0.5mm的半球形。
优选的，所述固定环和压紧环的表面均平整光滑，且所述固定环和压紧环的表面粗糙度均为Ra<1.0，可防止由于固定环表面粗糙产生静电影响试验结果。
基于上述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置的方法，包括以下步骤：
1)将锂离子电池的隔膜试样裁剪为与适合固定环相匹配的尺寸；
2)将固定环的安装部装夹在拉伸试验机下端的承载平台上，向凹槽注满电解液；
3)将隔膜试样平整铺放于固定环上，用压紧环使隔膜试样与固定环紧密贴合，并利用螺栓组件将压紧环和固定环固定；
4)设置拉伸试验机的测试参数，穿刺速度为(50±5)mm/min，设定位移为10-50mm，使穿刺针匀速向下滑行，将隔膜刺穿；
5)读取穿刺针穿透隔膜试样的最大负荷，即为隔膜穿刺强度。
优选的，基于上述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置的方法还包括步骤6)，重复步骤1)～5)至少5次，然后算出这么多次隔膜穿刺强度数据的平均值。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1.本装置可以测试锂离子电池隔膜在电解液(如六氟磷酸锂和碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液)中的穿刺强度，适用于不同规格、不同材料的隔膜湿态下的穿刺强度测试。
2.本实验方法可以为电池生产厂家和隔膜需求者提供明确可靠的依据。
附图说明
图1是本发明的浸润式装置的装配图。
图2是本发明的穿刺针。
图3是本发明的固定环。
其中，1为拉伸试验机，2为穿刺针，3为隔膜试样，4为螺栓组件，5为压紧环，6为固定环，61为凹槽，62为圆环部，63为安装部,64为上环形槽，65为下凹槽，7为夹具
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示：测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，包括拉伸试验机1、穿刺针2和夹具7，所述夹具7包括压紧环5和固定环6，所述压紧环5安装在所述固定环6上端，且所述压紧环5和固定环6之间夹紧有隔膜试样3，固定环6内设有装载电解液的凹槽61，隔膜试样3覆盖凹槽，且所述隔膜试样3的下面与电解液相接触，所述穿刺针2位于隔膜试样3上方，且所述穿刺针2与拉伸试验机1的推杆连接。
如图3所示，所述固定环6还包括圆环部62和安装部63，所述圆环部与安装部的上端连接，且所述圆环部与安装部一体成形。
如图1、图3所示，所述安装部62截面呈T型，安装在所述试样机1的承载平台上，可以稳定连接，保证穿刺部位为锂离子电池隔膜试样的中心位置，确保数据的准确性和可靠性。
如图3所示，所述凹槽61包括上环形槽和下凹槽，所述上环形槽64与下凹槽65相通，面所述上环形槽64和下凹槽分65别位于圆环部和安装部，同时所述上环形槽64的直径大于下凹槽65的直径。
如图1所示，所述固定环6和压紧环5之间通过螺栓组件5连接，螺栓和螺母之间留有间隙，可以防止隔膜试样安装时产生皱褶，保证隔膜的平整。
如图2所示，所述穿刺针2的针头21呈球状，针头圆滑且无毛刺，可保障实验的准确性。
如图2所示，所述穿刺针2的主体直径为0.8-1.2mm，穿刺针的针头顶端呈半球状，此穿刺针的针头顶端半径为0.3-0.5mm的半球形。
所述固定环6和压紧环5的表面均平整光滑，且所述固定环6和压紧环5的表面粗糙度均为Ra<1.0，可防止由于固定环表面粗糙产生静电影响试验结果。
基于上述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置的方法，包括以下步骤：
1)将锂离子电池的隔膜试样3裁剪成直径为100mm为圆片；
2)将固定环6的安装部装夹在拉伸试验机2下端的承载平台上，向阶梯槽61注满锂电池电解液(如六氟磷酸锂与碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的缓和混合溶液)；
3)将隔膜试样3平整铺放于固定环6上，用压紧环5使隔膜试样3与固定环6紧密贴合，并利用螺栓组件将压紧环和固定环固定。
4)设置拉伸试验机1的测试参数，穿刺速度为(50±5)mm/min，设定位移为10-50mm，使穿刺针2匀速向下滑行，将隔膜刺穿；
5)读取穿刺针2穿透隔膜试样的最大负荷，即为隔膜穿刺强度。
基于上述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置的方法还包括步骤6)，重复步骤1)～5)至少5次，去除最大值和最小值，取算数平均值作为样品最终的穿刺强度数据，可以使试验数据更加准确。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，包括拉伸试验机、穿刺针和夹具，所述夹具包括压紧环和固定环，所述压紧环安装在所述固定环上端，且所述压紧环和固定环之间夹紧有隔膜试样，所述固定环内设有装载电解液的凹槽，所述隔膜试样覆盖凹槽，且所述隔膜试样的下面与电解液相接触，所述穿刺针位于隔膜试样上方，且所述穿刺针与拉伸试验机的推杆连接。
2.根据权利要求1所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述固定环还包括圆环部和安装部，所述圆环部与安装部的上端连接，且所述圆环部与安装部一体成形。
3.根据权利要求2所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述安装部的截面呈T型；当进行测试时，所述安装部安装于所述拉伸试验机的承载平台上。
4.根据权利要求2所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述凹槽包括上环形槽和下凹槽，所述上环形槽与下凹槽相通，面所述上环形槽和下凹槽分别位于圆环部和安装部，同时所述上环形槽的直径大于下凹槽的直径。
5.根据权利要求1所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述固定环和压紧环之间通过螺栓组件连接。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述穿刺针的针头呈球状。
7.根据权利要求6所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述穿刺针的主体直径为0.8-1.2mm，穿刺针的针头顶端呈半球状，此穿刺针的针头顶端半径为0.3-0.5mm的半球形。
8.根据权利要求1所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置，其特征在于，所述固定环和压紧环的表面均平整光滑，且所述固定环和压紧环的表面粗糙度均为Ra<1.0。
9.基于权利要求1～8中任意一项所述的测试锂离子电池隔膜湿态穿刺强度的浸润式装置的方法，包括以下步骤：
1)将锂离子电池的隔膜试样裁剪为与适合固定环相匹配的尺寸；
2)将固定环的安装部装夹在拉伸试验机下端的承载平台上，向凹槽注满电解液；
3)将隔膜试样平整铺放于固定环上，用压紧环使隔膜试样与固定环紧密贴合，并利用螺栓组件将压紧环和固定环固定；
4)设置拉伸试验机的测试参数，穿刺速度为(50±5)mm/min，设定位移为10-50mm，使穿刺针匀速向下滑行，将隔膜刺穿；
5)读取穿刺针穿透隔膜试样的最大负荷，即为隔膜穿刺强度。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，还包括步骤6)，重复步骤1)～5)至少5次，然后算出这么多次隔膜穿刺强度数据的平均值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181218 |