CN109187172A - 一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法 - Google Patents

一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法，用于检测隔膜穿刺强度装置包括：基座、穿刺组件、第一驱动机构和夹具组件；基座上设有沿竖直方向延伸的导轨，夹具组件可上下移动的安装在导轨上，夹具组件包括上夹具和下夹具，上夹具和下夹具相对布置且均可沿着导轨相对移动，上夹具和下夹具之间设有夹持隔膜的容纳空间，上夹具和下夹具夹持位置的相对两侧分别设有橡胶垫圈，上夹具、下夹具和橡胶垫圈分别相对设有通孔。本发明所提出的检测装置结构简单，便于调节夹具组件高度，橡胶垫圈使得隔膜被平整地夹持，受力均匀；本发明所提出的测试方法，隔膜穿刺强度排除隔膜厚度影响，适用于不同规格隔膜检测，测试结果可靠性高。

Description

一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法。
背景技术
在锂电池中，隔膜是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过的一层材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有着直接的影响。其中穿刺强度是隔膜材料检测项中的一个重要指标，在电池加工制程中，环境中的粉尘、正负极片上的颗粒、毛刺、电池中锂枝晶等都会和隔膜直接接触，也都有可能刺穿隔膜，造成电池短路，引发安全事故。随着电池能量密度的逐渐提升，隔膜的轻薄化、功能化成为了应用趋势，隔膜的抗穿刺强度指标尤为重要，特别是能够真实反映隔膜在电芯中应用时的抗穿刺能力情况，目前隔膜行业内还没有测试穿刺强度的标准和参考方法。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法。
本发明提出的一种用于检测隔膜穿刺强度装置，包括：基座、穿刺组件、第一驱动机构和夹具组件；
基座上设有沿竖直方向延伸的导轨，夹具组件可上下移动的安装在导轨上，夹具组件包括上夹具和下夹具，上夹具和下夹具相对布置且均可沿着导轨相对移动，上夹具和下夹具之间设有夹持隔膜的容纳空间，上夹具和下夹具夹持位置的相对两侧分别设有橡胶垫圈，上夹具、下夹具和橡胶垫圈分别相对设有通孔；第一驱动机构与上夹具连接用于驱动上夹具上下移动；
穿刺组件包括穿刺针、传感器和第二驱动机构；第二驱动机构固定在基座上，穿刺针与第二驱动机构连接且位于通孔上方，第二驱动机构驱动穿刺针上下移动；穿刺针设有穿刺针头，传感器与穿刺针头连接用于检测穿刺针头对隔膜穿刺过程中的穿刺力；
在工作状态下，下夹具位置固定，第一驱动机构驱动上夹具向下移动夹持隔膜；第二驱动机构驱动穿刺针向下移动，穿刺针头穿过通孔对隔膜进行穿刺。
本发明根据上述的用于检测隔膜穿刺强度装置提出一种的测试方法，包括如下步骤：
1)将隔膜样品在湿度为50％±10％，温度23度±2度的环境下放置2h进行隔膜测试状态调节；
2)将隔膜样品裁切成大于50mm*50mm尺寸规格的待测试样品；
3)将每个待测试样品分别进行厚度测试，均记录5个位置点厚度数据，并计算每个待测试样品厚度的平均值；
4)设置测试参数，穿刺速度为50mm/min-300mm/min,设定位移为20mm-50mm；
5)固定下夹具位置，将待测试样品平整放在下夹具上，第一驱动机构驱动上夹具向下移动，确保待测试样品与夹具组件紧密贴合；
6)第二驱动机构驱动穿刺针向下移动，穿刺针头对待测试样品进行穿刺，传感器记录穿刺针头穿刺力；
7)将每个待测试样品进行三次检测，记录测试数据并计算期平均值；
8)根据公式F＝F1/D计算待测试样品的穿刺强度；
其中：F为待测试样品的穿刺强度，单位为牛每微米(N/μm)；
F1为隔膜被刺穿时所测试得到的力，单位为牛(N)；
D为隔膜的厚度平均值，单位为微米(μm)。
本发明中，所提出的用于检测隔膜穿刺强度装置结构简单，便于调节夹具组件的整体高度，上夹具和下夹具夹持位置相对两侧设置的橡胶垫圈使得隔膜更平整更贴合地被夹持，相对于现有技术中采用螺丝旋紧和锁扣等固定方式操作更加简单，同时使得隔膜受力更加的均匀，并且适用于不同规格的隔膜测试。本发明所提出的用于检测隔膜穿刺强度测试方法，操作简单，且隔膜穿刺强度测试结果排除隔膜厚度的影响，适用于各种不同规格的隔膜检测，可平行对比结果进行分析，测试结果可靠性高，重复性好，可快速评判不同规格隔膜穿刺质量水平。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法的结构示意图。图2位样品厚度测试点示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，图1为本发明提出的一种用于检测隔膜穿刺强度装置及测试方法的结构示意图。图2位样品厚度测试点示意图。
参照图1，本发明提出的一种用于检测隔膜穿刺强度装置，包括：基座1、穿刺组件2、第一驱动机构3和夹具组件4；
基座1上设有沿竖直方向延伸的导轨5，夹具组件4可上下移动的安装在导轨5上，夹具组件4包括上夹具41和下夹具42，上夹具41和下夹具42相对布置且均可沿着导轨5相对移动，上夹具41和下夹具42之间设有夹持隔膜的容纳空间，上夹具41和下夹具42夹持位置的相对两侧分别设有橡胶垫圈43，上夹具41、下夹具42和橡胶垫圈43分别相对设有通孔；第一驱动机构3与上夹具41连接用于驱动上夹具41上下移动；
穿刺组件2包括穿刺针21、传感器22和第二驱动机构23；第二驱动机构23固定在基座1上，穿刺针21与第二驱动机构23连接且位于通孔上方，第二驱动机构23驱动穿刺针21上下移动；穿刺针21设有穿刺针21头，传感器22与穿刺针21头连接用于检测穿刺针21头对隔膜穿刺过程中的穿刺力；
在工作状态下，下夹具42位置固定，第一驱动机构3驱动上夹具41向下移动夹持隔膜；第二驱动机构23驱动穿刺针21向下移动，穿刺针21头穿过通孔对隔膜进行穿刺。
本实施例的用于检测隔膜穿刺强度装置在具体工作过程中，将下夹具42位置固定，将隔膜平整的放置在下夹具42上，通过启动第一驱动机构3驱动上夹具41向下移动，将隔膜进行夹持，上夹具41和下夹具42夹持位置相对两侧设置的橡胶垫圈43使得隔膜更平整更贴合地被夹持；启动第二驱动机构23，第二驱动机构23驱动穿刺针21缓慢下降，穿刺针21头穿过上夹具41和下夹具42的通孔，传感器22将穿刺针21头对隔膜整个穿刺过程的穿刺力进行实时记录；记录完毕，控制第一驱动机构3带动穿刺针21头向上移动，穿刺针21头脱离通孔，关闭第一驱动机构3，控制第二驱动机构23驱动上夹具41向上移动，卸下隔膜，关闭第二驱动机构23。
在本实施例中，所提出的用于检测隔膜穿刺强度装置，结构简单，便于调节夹具组件4的整体高度，上夹具41和下夹具42夹持位置相对两侧设置的橡胶垫圈43使得隔膜更平整更贴合地被夹持，相对于现有技术中采用螺丝旋紧和锁扣等固定方式操作更加简单，同时使得隔膜受力更加的均匀，并且适用于不同规格的隔膜测试。
本发明根据上述的用于检测隔膜穿刺强度装置提出一种的测试方法，包括如下步骤：
1)将隔膜样品在湿度为50％±10％，温度23度±2度的环境下放置2h进行隔膜测试状态调节；
2)将隔膜样品裁切成大于50mm*50mm尺寸规格的待测试样品；
3)将每个待测试样品分别进行厚度测试，均记录5个位置点厚度数据，并计算每个待测试样品厚度的平均值；
4)设置测试参数，穿刺速度为50mm/min-300mm/min,设定位移为20mm-50mm；
5)固定下夹具42位置，将待测试样品平整放在下夹具42上，第一驱动机构3驱动上夹具41向下移动，确保待测试样品与夹具组件4紧密贴合；
6)第二驱动机构23驱动穿刺针21向下移动，穿刺针21头对待测试样品进行穿刺，传感器22记录穿刺针21头穿刺力；
7)将每个待测试样品进行三次检测，记录测试数据并计算期平均值；
8)根据公式F＝F1/D计算待测试样品的穿刺强度；
其中：F为待测试样品的穿刺强度，单位为牛每微米(N/μm)；
F1为隔膜被刺穿时所测试得到的力，单位为牛(N)；
D为隔膜的厚度平均值，单位为微米(μm)。
实施例一：
1)将聚乙烯基膜样品隔膜在湿度为50％±10％，温度23度±2度的环境下放置2h进行测试状态调节后，裁取三个14μm厚度聚乙烯基膜样品，样品长度为5cm，宽度为5cm；
2)分别记录样品编号为M1，M2，M3，然后在每个样品上按照厚度测试点位置进行5个点厚度的测试，记录厚度测试结果；
3)设定隔膜穿刺强度速度为50mm/min，设定位移值20mm-50mm，
4)固定下夹具42位置，将待测试样品平整放在下夹具42上，第一驱动机构3驱动上夹具41向下移动，确保待测试样品与夹具组件4紧密贴合，受力均匀；
5)第二驱动机构23驱动穿刺针21向下移动，穿刺针21头对待测试样品进行穿刺，传感器22记录穿刺针21头穿刺力；
重复以上步骤，进行三个样品的测试，按照公式F＝F1/D计算测试样品的穿刺强度，计算平均值作为隔膜样品穿刺强度测试数据。
实施例二：
1)将聚乙烯基膜样品隔膜在湿度为50％±10％，温度23度±2度的环境下放置2h进行测试状态调节后，裁取三个14μm厚度聚乙烯氧化铝陶瓷样品，样品长度为5cm，宽度为5cm；
2)分别记录样品编号为M1，M2，M3，然后在每个样品上按照厚度测试点位置进行5个点厚度的测试，记录厚度测试结果；
3)设定隔膜穿刺强度速度为50mm/min，设定位移值20mm-50mm，
4)固定下夹具42位置，将待测试样品平整放在下夹具42上，第一驱动机构3驱动上夹具41向下移动，确保待测试样品与夹具组件4紧密贴合，受力均匀；
5)第二驱动机构23驱动穿刺针21向下移动，穿刺针21头对待测试样品进行穿刺，传感器22记录穿刺针21头穿刺力；
重复以上步骤，进行三个样品的测试，按照公式F＝F1/D计算测试样品的穿刺强度，计算平均值作为隔膜样品穿刺强度测试数据。
在本实施例中，所提出的用于检测隔膜穿刺强度测试方法，操作简单，且隔膜穿刺强度测试结果排除隔膜厚度的影响，适用于各种不同规格的隔膜检测，可平行对比结果进行分析，测试结果可靠性高，重复性好，可快速评判不同规格隔膜穿刺质量水平。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于检测隔膜穿刺强度装置，其特征在于，包括：基座(1)、穿刺组件(2)、第一驱动机构(3)和夹具组件(4)；
基座(1)上设有沿竖直方向延伸的导轨(5)，夹具组件(4)可上下移动的安装在导轨(5)上，夹具组件(4)包括上夹具(41)和下夹具(42)，上夹具(41)和下夹具(42)相对布置且均可沿着导轨(5)相对移动，上夹具(41)和下夹具(42)之间设有夹持隔膜的容纳空间，上夹具(41)和下夹具(42)夹持位置的相对两侧分别设有橡胶垫圈(43)，上夹具(41)、下夹具(42)和橡胶垫圈(43)分别相对设有通孔；第一驱动机构(3)与上夹具(41)连接用于驱动上夹具(41)上下移动；
穿刺组件(2)包括穿刺针(21)、传感器(22)和第二驱动机构(23)；第二驱动机构(23)固定在基座(1)上，穿刺针(21)与第二驱动机构(23)连接且位于通孔上方，第二驱动机构(23)驱动穿刺针(21)上下移动；穿刺针(21)设有穿刺针(21)头，传感器(22)与穿刺针(21)头连接用于检测穿刺针(21)头对隔膜穿刺过程中的穿刺力；
在工作状态下，下夹具(42)位置固定，第一驱动机构(3)驱动上夹具(41)向下移动夹持隔膜；第二驱动机构(23)驱动穿刺针(21)向下移动，穿刺针(21)头穿过通孔对隔膜进行穿刺。
2.一种根据权利要求1所述的用于检测隔膜穿刺强度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将隔膜样品在湿度为50％±10％，温度23度±2度的环境下放置2h进行隔膜测试状态调节；
2)将隔膜样品裁切成大于50mm*50mm尺寸规格的待测试样品；
3)将每个待测试样品分别进行厚度测试，均记录5个位置点厚度数据，并计算每个待测试样品厚度的平均值；
4)设置测试参数，穿刺速度为50mm/min-300mm/min,设定位移为20mm-50mm；
5)固定下夹具(42)位置，将待测试样品平整放在下夹具(42)上，第一驱动机构(3)驱动上夹具(41)向下移动，确保待测试样品与夹具组件(4)紧密贴合；
6)第二驱动机构(23)驱动穿刺针(21)向下移动，穿刺针(21)头对待测试样品进行穿刺，传感器(22)记录穿刺针(21)头穿刺力；
7)将每个待测试样品进行三次检测，记录测试数据并计算期平均值；
8)根据公式F＝F1/D计算待测试样品的穿刺强度；
其中：F为待测试样品的穿刺强度，单位为牛每微米(N/μm)；
F1为隔膜被刺穿时所测试得到的力，单位为牛(N)；
D为隔膜的厚度平均值，单位为微米(μm)。
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