CN113075255B - 一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备，属于锂电池技术领域，该锂电池隔膜热收缩测试方法包括：选取隔膜样本放置于置膜板上，在所述隔膜样本中间位置画两条相互垂直交叉的线段，分别为横向线段AB和纵向线段CD；测量所述横向线段AB的长度为L1和所述纵向线段CD的长度为L2；将透明玻璃板压置于所述隔膜样本上，放置于已升温至目标测试温度的烘箱中进行加热，保温，取出冷却；在所述隔膜样本处于被所述透明玻璃板和置膜板压置的状态下，测量所述横向线段AB的长度为L3和所述纵向线段CD的长度为L4；计算所述隔膜样本的热收缩率。模拟真实工作状态，计算隔膜样本的热收缩率，无需将隔膜样本取出就可以直接测量。

Description

一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备。

背景技术

锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系，具有高比能量，高循环寿命，体积小，质量轻，无污染等特点，并迅速发展成为新一代储能电源，用于信息技术、电动车、混合动力车和航空航天等领域的动力支持。锂电池的结构中，隔膜是关键的组件之一，具有能使电解质离子通过的功能，用以将正负极分开防止因接触发生短路。隔膜的性能对电池的界面结构及内阻起决定性作用，直接影响电池的循环性能及安全性能等。

目前常用的锂电池隔膜大多是聚烯烃多孔膜，需要具有好的绝缘性，对电解液的浸润性好，耐电解液，化学和电化学稳定性足够好等优点，但是在温度升高到一定程度后，隔膜会发生一定程度的收缩，收缩的程度直接影响对电池正负极片的隔离效果，严重时将导致短路，这在实际使用中存在很大的安全隐患。因此隔膜热收缩的准确测试是隔膜物化性能检测中最为关键的技术参数之一。

现在实验室对于隔膜批次来料热收缩测试常用的工具是钢直尺和A4纸，用钢直尺在隔膜样本中间纵向和横向两个方向各量取一定的长度标记画点，然后放在两张A4纸中间，置于升温至测试温度的烘箱中加热一定时间，结束后取出，用钢直尺测量加热后原纵向和横向标记点之间的长度。在测试前后，均采用钢直尺测长度，精度为0.1mm或0.05mm，这个测量精度以及人为观察读数的误差对电池内部正极-隔膜-负极-隔膜之间的包覆量影响很大，很可能因人为误差造成电池正负极高温时因隔膜收缩发生短路，引发安全事故。另外隔膜在电池中处于一定的束缚状态，测试热收缩用A4纸夹持相当于自由状态，测出的收缩率与真实的应用过程收缩会存在很大的偏差。因此需要优化测试方法，提高测试的精准度。

为此，亟需提供一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池隔膜热收缩测试方法及测试设备，通过优化测试方法，避免测量直尺本身精度和人为读数带来的双重误差，提高测试的精准度。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种锂电池隔膜热收缩测试方法，包括以下步骤：

S1、选取隔膜样本放置于置膜板上，在所述隔膜样本中间位置画两条相互垂直交叉的线段，分别为横向线段AB和纵向线段CD；

S2、测量所述横向线段AB的长度为L1和所述纵向线段CD的长度为L2；

S3、将透明玻璃板压置于所述隔膜样本上，放置于已升温至目标测试温度的烘箱中进行加热，保温，取出冷却；

S4、在所述隔膜样本处于被所述透明玻璃板和置膜板压置的状态下，测量所述横向线段AB的长度为L3和所述纵向线段CD的长度为L4；

S5、计算所述隔膜样本的热收缩率。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述步骤S2中，测量所述横向线段AB和所述纵向线段CD采用如下步骤：

S21、将定位针插设于所述横向线段AB和所述纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪进行测量，测量完成后，取下定位针。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述步骤S3中还包括采用如下步骤：

S31：所述透明玻璃板上贯通设有十字镂空结构，所述十字镂空结构与所述横向线段AB和所述纵向线段CD一一对应。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述步骤S4中还包括采用如下步骤：

S41：定位针穿过所述十字镂空结构重新插设于所述横向线段AB和所述纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪再次测量。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述步骤S3中的所述保温的时间为1小时。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述隔膜样本的横向热收缩率的计算公式为：

HS＝(L1-L3)/L1，

其中，HS为所述隔膜样本的横向热收缩率。

作为锂电池隔膜热收缩测试方法的可选方案，所述隔膜样本的纵向热收缩率的计算公式为：

ZS＝(L2-L4)/L2，

其中，ZS为所述隔膜样本的纵向热收缩率。

一种测试设备，应用所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，所述测试设备包括置膜板、透明玻璃板、定位针和三维坐标测量仪，所述透明玻璃板上贯通设置有十字镂空结构，隔膜样本夹设于所述置膜板和所述透明玻璃板之间，所述定位针能够穿过所述十字镂空结构插设于所述隔膜样品的横向线段AB和纵向线段CD的端点处。

作为测试设备的可选方案，所述十字镂空结构的纵向长度大于所述纵向线段CD的长度，所述所述十字镂空结构的横向长度大于所述横向线段AB的长度。

作为测试设备的可选方案，所述置膜板由玻璃材质制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的一种锂电池隔膜热收缩测试方法，将隔膜样本放置于置膜板上并画两条相互交叉垂直的线段，透明玻璃板压置于隔膜样本上，使隔膜样本处于被夹持的束缚状态，一方面将隔膜样本放置于已升温至目标测试温度的烘箱中，有利于隔膜样本受热均匀；一方面通过在夹持状态下测量加热后的隔膜样本，避免隔膜样本受热翘曲，模拟真实工作状态，使测量数据更加准确；另一方面操作人员可以透过透明玻璃板直接测量，无需取出隔膜样本，更加接近真实工作状态，进一步提高测量数据的准确性，提高测量效率。

本发明所提供的一种测试设备，通过透明玻璃板压置于隔膜样本上，隔膜样本在测量时无需取出，始终处于被夹持的束缚状态，模拟真实的工作状态，使测量数据更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中锂电池隔膜热收缩的测试设备的示意图(定位针和三维坐标测量仪未示出)；

图2为本发明实施例中锂电池隔膜热收缩测试方法的流程图。

附图标记：

1、隔膜样本；2、置膜板；3、透明玻璃板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合图1-图2对本实施例的具体内容进行详细描述。如图1结合图2所示，本实施例提供了一种锂电池隔膜热收缩测试方法，该锂电池隔膜热收缩测试方法包括以下步骤：步骤S1为取样标记，步骤S2为加热前测量，步骤S3为加热，加热模拟实际受热过程，步骤S4为加热后测量，步骤S5为热收缩率的计算。S1：选取隔膜样本1放置于置膜板2上，在隔膜样本1中间位置上画两条相互垂直交叉的线段，分别为横向线段AB和纵向线段CD；S2：测量横向线段AB的长度为L1和纵向线段CD的长度为L2；S3：将透明玻璃板3压置于隔膜样本1上，放置于已升温至目标测试温度的烘箱中进行加热，保温，取出冷却，在本实施例中的测试温度为130摄氏度。S4：在隔膜样本1处于透明玻璃板3压置的状态下，测量横向线段AB的长度为L3和纵向线段CD的长度为L4；S5、计算隔膜样本1的热收缩率。

简而言之，本发明所提供的一种锂电池隔膜热收缩测试方法，将隔膜样本1放置于置膜板2上并画两条相互交叉垂直的线段，透明玻璃板3压置于隔膜样本1上，使隔膜样本1处于被夹持的束缚状态，一方面将隔膜样本1放置于已升温至目标测试温度的烘箱中，有利于隔膜样本1受热均匀；一方面通过在夹持状态下测量加热后的隔膜样本1的热收缩率，避免隔膜受热翘曲，模拟真实工作状态，使测量数据更加准确；另一方面操作人员可以透过透明玻璃板3直接测量，无需取出隔膜样本1，更加接近真实工作状态，进一步提高测量数据的准确性，提高测量效率。

进一步地，步骤S2中，测量横向线段AB和纵向线段CD采用如下步骤：S21、将定位针插设于横向线段AB和纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪进行测量，测量完成后，取下定位针。一方面使用三坐标测量仪测量，降低由于测量工具造成的测量误差，提高测量数据的准确性。

进一步地，步骤S3中还包括采用如下步骤：S31：透明玻璃板3上贯通设置有十字镂空结构，十字镂空结构与横向线段AB和纵向线段CD一一对应。便于操作人员更加直观的观察横向线段AB和纵向线段CD的变化。

进一步地，步骤S4中还包括采用如下步骤：S41：定位针穿过十字镂空结构重新插设在横向线段AB和纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪再次测量。定位针穿过十字镂空结构重新插设在两条线段的端点处，通过三坐标测量仪直接测量，无需将隔膜样本1取出就可以直接测量，测量简单方便，提高了测量效率。

进一步地，加热步骤S3中的保温的时间为1小时。使隔膜样本1表面充分受热，降低由于受热不匀导致的测量不准确的问题。

在其他实施例的取样标记步骤S1中，使隔膜样本1上画出的横向线段AB的长度和纵向线段CD的长度不相同，无需在两条线段的两端做标记进行区分，既有利于操作人员便于区分，又避免由于位置调换而发生测量线段错乱的问题。进一步地，在取样标记步骤中，将隔膜样本1设置为长方形。在其他实施例中，隔膜样本1的形状还可以是圆形、三角形等，在此不做限制。

进一步地，隔膜样本1的横向热收缩率的计算公式为：HS＝(L1-L3)/L1，其中，HS为隔膜样本1的横向热收缩率。

进一步地，隔膜样本1的纵向热收缩率的计算公式为：ZS＝(L2-L4)/L2，其中，ZS为隔膜样本1的纵向热收缩率。

本实施例还提供了一种测试设备，如图1所示，该测试设备包括置膜板2和透明玻璃板3，透明玻璃板3上贯通设置有十字镂空结构，应用了上面提到的锂电池隔膜热收缩测试方法，将隔膜样本1夹设于置膜板2和透明玻璃板3之间，隔膜样本1更加接近真实的束缚状态。定位针能够穿过十字镂空结构插设于隔膜样品1的横向线段AB和纵向线段CD的端点处，三维坐标测量仪用于测量相邻两个定位针之间的距离。通过透明玻璃板3压置于隔膜样本1上，隔膜样本1始终处于被夹持的束缚状态，模拟真实的工作状态，使测量数据更加准确。通过定位针穿过十字镂空结构并插设到隔膜样品上，隔膜样本1在测量时无需取出，提高了测量效率，同时避免隔膜样本1取出后发生回弹或进一步收缩，降低测量准确性。而且，操作人员可以直接通过十字镂空结构观察隔膜样本1的受热变化情况。优选地，定位针的直径越小，测量精度越高。

进一步地，十字镂空结构的横向长度大于横向线段AB长度，十字镂空结构的纵向长度大于纵向线段CD长度，提供透明玻璃板3的适用性。优选地，十字镂空结构的内部槽宽为10mm，宽度为70mm，长度为100mm。

进一步地，置膜板2由玻璃材质制成，降低测试实验的材料成本，玻璃材质导热效率高。

进一步地，本实施例采用的三坐标测量仪作为测量工具，测量的精度达到0.002mm，在其他实施例中也可以采用精度达到0.005mm的工具，使测试精度提高100-400倍。规避了传统因钢直尺本身精度不够以及人为读数带来的双重误差，提高了测试结果的准确度和精确度。

进一步地，置膜板2与透明玻璃板3的尺寸相同。具体地，置膜板2与透明玻璃板3的长度均为25cm，宽度均为20cm，方便统一制造。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种锂电池隔膜热收缩测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取隔膜样本(1)放置于置膜板(2)上，在所述隔膜样本(1)中间位置画两条相互垂直交叉的线段，分别为横向线段AB和纵向线段CD；

S2、测量所述横向线段AB的长度为L1和所述纵向线段CD的长度为L2；S21、将定位针插设于所述横向线段AB和所述纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪进行测量，测量完成后，取下定位针；

S3、将透明玻璃板(3)压置于所述隔膜样本(1)上，放置于已升温至目标测试温度的烘箱中进行加热，保温，取出冷却；S31：所述透明玻璃板(3)上贯通设有十字镂空结构，所述十字镂空结构与所述横向线段AB和所述纵向线段CD一一对应，所述定位针能够穿过所述十字镂空结构插设于所述隔膜样品(1)的横向线段AB和纵向线段CD的端点处；

S4、在所述隔膜样本(1)处于被所述透明玻璃板(3)和置膜板(2)压置的状态下，测量所述横向线段AB的长度为L3和所述纵向线段CD的长度为L4；

S5、计算所述隔膜样本(1)的热收缩率。

2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括采用如下步骤：

S41：定位针穿过所述十字镂空结构重新插设于所述横向线段AB和所述纵向线段CD的四个端点处，采用三坐标测量仪再次测量。

3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述保温的时间为1小时。

4.根据权利要求3所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，其特征在于，所述隔膜样本(1)的横向热收缩率的计算公式为：

HS＝(L1-L3)/L1，

其中，HS为所述隔膜样本(1)的横向热收缩率。

5.根据权利要求3所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，其特征在于，所述隔膜样本(1)的纵向热收缩率的计算公式为：

ZS＝(L2-L4)/L2，

其中，ZS为所述隔膜样本(1)的纵向热收缩率。

6.一种测试设备，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项所述的锂电池隔膜热收缩测试方法，所述测试设备包括置膜板(2)、透明玻璃板(3)、定位针和三维坐标测量仪，所述透明玻璃板(3)上贯通设置有十字镂空结构，隔膜样本(1)夹设于所述置膜板(2)和所述透明玻璃板(3)之间，所述定位针能够穿过所述十字镂空结构插设于所述隔膜样品(1)的横向线段AB和纵向线段CD的端点处。

7.根据权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述十字镂空结构的纵向长度大于所述纵向线段CD的长度，所述十字镂空结构的横向长度大于所述横向线段AB的长度。

8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述置膜板(2)由玻璃材质制成。

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