CN112858375A - 批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试方法，其特征在于，本测试的模具包含CR2016纽扣电池，T型热电偶，聚四氟乙烯螺母；上螺丝接线柱及下螺丝接线柱通过电焊连接在上螺丝和下螺丝的螺帽上，上螺丝和下螺丝通过螺纹旋进聚四氟乙烯螺母中，聚四氟乙烯螺母中心处开有小孔，将T型热电偶穿过小孔，固定在下螺丝的凹槽中，CR2016纽扣电池的负极面朝下螺丝侧放置于聚四氟乙烯螺母中，在聚四氟乙烯螺母中放置弹簧，使其与纽扣电池呈现自由接触状态。本申请通过将多个测试模具连接在多通道数据采集仪上，大批量、快速、准确测试隔膜的热闭孔温度和破膜温度，能够有效指导隔膜产品的开发和生产。

Description

批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的方法

技术领域

本发明涉及隔膜测试设备技术领域，具体地说，是一种批量测试锂电池隔 膜热闭孔温度和破膜温度的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，锂离子电池已经被广泛地应用于3C电子设备和动力 汽车中，这也迅速带动了锂离子电池重要组成材料隔膜的生产。然而近期锂电 池安全事故频发，这也造成了大量的财产损失，甚至威胁到了人身安全，因此 全方面提高锂电池的安全性能对整个行业的发展刻不容缓，而作为锂离子电池 中四大核心材料之一的隔膜对锂离子电池的安全性能至关重要。

众所周知，隔膜的作用是使电池的正负极分开，防止正负极接触而引发安 全问题，同时，其微孔结构可以使得电解液离子通过的功能。其性能的好坏直 接决定了电池的界面结构、内阻和耐热性，进而直接影响电池的电性能和安全 性能。当隔膜达到一定温度时，其内部微孔会发生一定的闭合，从而切断锂离 子的流动通道，阻止电池温度继续升高，保障锂离子电池的安全；如果随着温 度的继续升高，隔膜会发生熔断的危险，导致整个隔膜破膜，其隔断正负极作 用消失，锂离子电池容易发生失控情况。因此这两个关键温度对锂离子电池的 安全性能具有非常重要的影响，如何快速、准确、批量性的测试隔膜的热闭孔 温度和破膜温度是整个行业都不懈追求的目标。

目前隔膜热闭孔温度和破膜温度也有部分测试方法，包括测试隔膜内阻值 随温度的变化的方法，测试隔膜气体通过量随温度变化的方法，然而这些方法 都面临着测试次数单一的方法，如果想要大批量同时测试隔膜，都需要增加额 外的测试设备，导致成本增加。为了解决锂离子电池隔膜行业中要求的快速、 准确、批量性测试隔膜热闭孔温度存在的困难，本发明开发了一种批量测试锂 电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，该方法将隔膜封装在纽扣阻塞电 池中，尽可能保证隔膜所处测试环境一致，保证其测试稳定性，将纽扣电池放 置于自制模具中，再将测试模具放置于高精度鼓风烘箱中，使其能处于非常均 匀的温度环境下，保证隔膜受热均匀，并且通过多通道数据采集仪同时采集隔 膜的内阻和温度值，得到隔膜的热闭孔温度和破膜温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种批量测试锂电池隔膜热 闭孔温度和破膜温度的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的方法，其具体步骤为：

1)首先，该测试方法需要使用模切机将隔膜裁切为15.8mm的圆形样片，并 将样片浸泡在10mL电解液中2h以使隔膜能够充分浸润；

2)接着将隔膜样片按照正极壳、不锈钢垫片、隔膜、不锈钢垫片、弹片、负 极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机将其封装成CR2016型纽扣电池， 其封装压力为1000PSI；

3)将封装完成的纽扣电池负极面朝下螺丝侧放置于测试模具中，将弹簧放置 于纽扣电池之上，将上螺丝旋进测试模具中，使弹簧给与电池一定压力，并保 证整个测试模具连接稳定；

4)同时组装5批测试模具，将测试模具的上螺丝接线柱、下螺丝接线柱和热 电偶分别连接在多通道数据采集仪的电阻采集模块连线和温度采集模块连线 上，以采集隔膜的内阻和温度数据；

5)将测试模具整个放入烘箱之中进行升温，同时，多通道数据采集仪开始记 录隔膜的电阻和温度数据；

6)随着温度上升，隔膜的电阻值也会呈现先增加后减小的情况，当隔膜温度 达到180℃时，烘箱停止加热，将测试模具移出；

7)将隔膜的电阻数据和温度数据作曲线，并对曲线进行求导，取整个曲线导 数的最大值作为隔膜的热闭孔温度，该值的意义为隔膜电阻值随温度增加最快 的点，也就是隔膜开始闭孔的温度；取整个曲线导数的最小值作为隔膜的破膜 温度，该值的意义为隔膜电阻随温度减小最快的点，也就是隔膜开始破膜的温 度。

一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，本测试的模 具包含CR2016纽扣电池，T型热电偶，聚四氟乙烯螺母；上螺丝接线柱及下螺 丝接线柱通过电焊连接在上螺丝和下螺丝的螺帽上，上螺丝和下螺丝通过螺纹 旋进聚四氟乙烯螺母中，聚四氟乙烯螺母中心处开有小孔，将T型热电偶穿过 小孔，固定在下螺丝的凹槽中，CR2016纽扣电池的负极面朝下螺丝侧放置于聚 四氟乙烯螺母中，在聚四氟乙烯螺母中放置弹簧，使其与纽扣电池呈现自由接 触状态。

所述的纽扣电池需要进行封装，将隔膜样片按照正极壳，不锈钢垫片，隔 膜，不锈钢垫片，弹片，负极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机将 其封装成CR2016型纽扣电池，其封装压力为1000PSI。

所述的T型热电偶测温范围为0-350℃，温度精度为0.5℃。

将多个所述的测试模具并联在测试设备上，批量测试隔膜的热闭孔温度和 破膜温度。

将5个所述的测试模具并联在测试设备上。

所述的测试设备包含五个测试模具，导线，温度数据采集模块，电阻数据 采集模块，多路通道数据采集仪；5个测试模具的上下螺丝接线柱分别通过导线 连接到电阻数据测试模块上，模具的热电偶通过导线连接到温度数据测试模块 上，电阻数据采集模块和温度数据采集模块焊接在多路通道数据采集仪上。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

通过设计一种方便实用的测试模具，将封装好的纽扣电池置于模具之中， 得到数据准确、稳定、可靠；并且可以将多个测试模具连接在多通道数据采集 仪上，批量测试隔膜的热闭孔温度和破膜温度，大大提高了隔膜热闭孔温度和 破膜温度的测试效率。

附图说明

图1a本申请的测试模具结构图；

图1b本申请的测试模具中上螺丝俯视图；

图1c本申请的测试模具中聚四氟乙烯螺母俯视图；

图1d本申请的测试模具中下螺丝和下螺丝凹槽俯视图；

图2本申请的测试设备连接图；

图3本申请的工艺流程图；

附图中的标记为：

1上螺丝接线柱，

2上螺丝，

3聚四氟乙烯螺母，

4弹簧，

5CR2016型纽扣电池，

6T型热电偶，

7下螺丝，

8下螺丝接线柱，

9上螺丝俯视图，

10聚四氟乙烯螺母俯视图，

11下螺丝凹槽俯视图，

12下螺丝俯视图,

13第一测试模具，

14第二测试模具，

15第三测试模具，

16第一导线，

17第四测试模具，

18第五测试模具，

19第二导线，

20温度数据采集模块，

21电阻数据采集模块，

22多路通道数据采集仪。

具体实施方式

以下提供本发明一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装 置的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1和2，一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测 试装置，本测试的模具包含CR2016纽扣电池5，T型热电偶6，聚四氟乙烯螺 母3；上螺丝接线柱1及下螺丝接线柱8通过电焊连接在上螺丝2和下螺丝7的 螺帽上，上螺丝2和下螺丝7通过螺纹旋进聚四氟乙烯螺母3中，聚四氟乙烯螺 母中心处开有小孔3，将T型热电偶6穿过小孔，固定在下螺丝的凹槽11中， CR2016纽扣电池5的负极面朝下螺丝侧放置于聚四氟乙烯螺母中，在聚四氟乙 烯螺母中放置弹簧4，使其与纽扣电池呈现自由接触状态；附图标记9为上螺丝俯视图，10为聚四氟乙烯螺母俯视图，12为下螺丝俯视图。

所述的纽扣电池5需要进行封装，将隔膜样片按照正极壳，不锈钢垫片， 隔膜，不锈钢垫片，弹片，负极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机 将其封装成CR2016型纽扣电池，其封装压力为1000PSI。

所述的T型热电偶6测温范围为0-350℃，温度精度为0.5℃。

将5个所述的测试模具并联在测试设备上，批量测试隔膜的热闭孔温度和 破膜温度。

所述的测试设备包含第一测试模具13，第二测试模具14，第三测试模具15， 第四测试模具17导线，第五测试模具18，第一导线16，第二导线19，温度数 据采集模块20，电阻数据采集模块21，多路通道数据采集仪22；第一测试模具 13、第二测试模具14、第三测试模具15、第四测试模具17导线、第五测试模具 18的上下螺丝接线柱通过第一导线16连接到电阻数据测试模块17上，模具的 热电偶通过第二导线19连接到温度数据采集模块21上，电阻数据采集模块20 和温度数据采集模块21焊接在多路通道数据采集仪22上。

本申请的测试方法流程图如图3：

本测试方法的具体步骤如下:

1)首先，该测试方法需要使用模切机将隔膜裁切为15.8mm的圆形样片，并 将样片浸泡在10mL电解液中2h以使隔膜能够充分浸润。

2)接着将隔膜样片按照正极壳、不锈钢垫片、隔膜、不锈钢垫片、弹片、负 极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机将其封装成CR2016型纽扣电池， 其封装压力为1000PSI。

3)将封装完成的纽扣电池负极面朝下螺丝侧放置于测试模具中，将弹簧放置 于纽扣电池之上，将上螺丝旋进测试模具中，使弹簧给与电池一定压力，并保 证整个测试模具连接稳定。

4)同时组装5批测试模具，将测试模具的上螺丝接线柱、下螺丝接线柱和热 电偶分别连接在多通道数据采集仪的电阻采集模块连线和温度采集模块连线 上，以采集隔膜的内阻和温度数据。

5)将测试模具整个放入烘箱之中进行升温，同时，多通道数据采集仪开始记 录隔膜的电阻和温度数据。

6)随着温度上升，隔膜的电阻值也会呈现先增加后减小的情况，当隔膜温度 达到180℃时，烘箱停止加热，将测试模具移出。

7)将隔膜的电阻数据和温度数据作曲线，并对曲线进行求导，取整个曲线导 数的最大值作为隔膜的热闭孔温度，该值的意义为隔膜电阻值随温度增加最快 的点，也就是隔膜开始闭孔的温度；取整个曲线导数的最小值作为隔膜的破膜 温度，该值的意义为隔膜电阻随温度减小最快的点，也就是隔膜开始破膜的温 度。

本测试方法以五组数据作为可靠性评判依据，如果同时测试五组数据的温 度极差在1℃以内，可以认为该次测试结果数据可靠，取五组测试数据的平均值 作为隔膜热闭孔温度和破膜温度。

表1：是通过该测试方法一次测量得到的某聚乙烯基湿法隔膜和陶瓷涂布膜 的热闭孔温度和破膜温度；

表1

通过该测试方法可知，同一次测试中，测试数据的温度极差基本都在1℃以 内，并且隔膜闭孔温度和破膜温度的标准偏差3δ值也在1以内，说明该测试方 法准确、稳定、可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的方法，其特征在于，其具体步骤为，

1)首先，该测试方法需要使用模切机将隔膜裁切为15.8mm的圆形样片，并将样片浸泡在10mL电解液中2h以使隔膜能够充分浸润；

2)接着将隔膜样片按照正极壳、不锈钢垫片、隔膜、不锈钢垫片、弹片、负极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机将其封装成CR2016型纽扣电池，其封装压力为1000PSI；

3)将封装完成的纽扣电池负极面朝下螺丝侧放置于测试模具中，将弹簧放置于纽扣电池之上，将上螺丝旋进测试模具中，并保证整个测试模具连接稳定；

4)同时组装5批测试模具，将测试模具的上螺丝接线柱、下螺丝接线柱和热电偶分别连接在多通道数据采集仪的电阻采集模块连线和温度采集模块连线上，以采集隔膜的内阻和温度数据；

5)将测试模具整个放入烘箱之中进行升温，同时，多通道数据采集仪开始记录隔膜的电阻和温度数据；

6)当隔膜温度达到180℃时，烘箱停止加热，将测试模具移出；

7)将隔膜的电阻数据和温度数据作曲线，并对曲线进行求导，取整个曲线导数的最大值作为隔膜的热闭孔温度，该值的意义为隔膜电阻值随温度增加最快的点，也就是隔膜开始闭孔的温度；取整个曲线导数的最小值作为隔膜的破膜温度。

2.一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，本测试的模具包含CR2016纽扣电池，T型热电偶，聚四氟乙烯螺母；上螺丝接线柱及下螺丝接线柱通过电焊连接在上螺丝和下螺丝的螺帽上，上螺丝和下螺丝通过螺纹旋进聚四氟乙烯螺母中，聚四氟乙烯螺母中心处开有小孔，将T型热电偶穿过小孔，固定在下螺丝的凹槽中，CR2016纽扣电池的负极面朝下螺丝侧放置于聚四氟乙烯螺母中，在聚四氟乙烯螺母中放置弹簧，使其与纽扣电池呈现自由接触状态。

3.如权利要求2所述的一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，所述的CR2016纽扣电池需要进行封装，将隔膜样片按照正极壳，不锈钢垫片，隔膜，不锈钢垫片，弹片，负极壳的组装顺序进行组装，通过纽扣电池封口机将其封装成CR2016型纽扣电池，其封装压力为1000PSI。

4.如权利要求2所述的一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，所述的T型热电偶测温范围为0-350℃，温度精度为0.5℃。

5.如权利要求2所述的一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，将多个所述的测试模具并联在测试设备上，批量测试隔膜的热闭孔温度和破膜温度。

6.如权利要求2所述的一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，将5个所述的测试模具并联在测试设备上。

7.如权利要求6所述的一种批量测试锂电池隔膜热闭孔温度和破膜温度的测试装置，其特征在于，所述的测试设备包含五个测试模具，导线，温度数据采集模块，电阻数据采集模块，多路通道数据采集仪；5个测试模具的上下螺丝接线柱分别通过导线连接到电阻数据测试模块上，模具的热电偶通过导线连接到温度数据测试模块上，电阻数据采集模块和温度数据采集模块焊接在多路通道数据采集仪上。

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