CN115461598A - 用于测量分隔件的关停温度和熔化温度的系统 - Google Patents

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李柱成
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Abstract

本公开涉及用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统。该系统包括具有通孔的夹具、加热单元、温度传感器、控制单元和透气性确定单元。通过这种方式，可以提供用于通过使用分隔件的透气性(Gurley值)来确定分隔件的关停温度和熔化温度的新型系统。

Description

用于测量分隔件的关停温度和熔化温度的系统
技术领域
本公开涉及用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统。具体而言，本公开涉及使用透气性来确定温度的新型系统。
本申请要求于2020年7月8日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2020-0084323的优先权，通过引用将其公开内容合并于此。
背景技术
近年来，能量储存技术日益受到关注。随着能量储存技术的应用向手机、摄像机和笔记本电脑的能源甚至电动汽车的能源的扩展，对于电化学设备的研究和开发已经投入了越来越多的努力。
在这个背景下，电化学设备受到最大关注。在这些电化学设备当中，可再充电二次电池的开发成为了焦点。近期，对于设计新型电极和电池进行了积极研究，以期在开发这种电池时提高容量密度和单位能量。
在商用二次电池当中，1990代初开发的锂二次电池备受关注，因为与传统电池——诸如使用水电解质的Ni-MH电池、Ni-Cd电池和硫酸铅电池——相比，它们具有更高的操作电压和显著更高的能量密度。
用于锂二次电池的分隔件具有物理隔断正极和负极，防止它们相互接触，并使得正极和负极相互电绝缘，同时允许锂离子传输的功能。具体而言，已知分隔件对于电池的特征和安全性有着显著影响，因为它具有保持绝缘特性以防止电池内部短路的功能。更具体而言，为了提高锂二次电池的安全性，对于降低分隔件的关停温度和提高分隔件的熔化温度进行了积极研究。因此，准确确定关停温度和熔化温度事关重大。
根据现有技术，在提高温度的同时，通过使用热机械分析(TMA)在其收缩行为方面观察分隔件。除此以外，制造将分隔件插入其中的纽扣式单体，并且在提高温度的同时，确定离子电导率或电阻变化。
然而，在使用这种TMA仪器时，作为锂离子传输通道的孔隙的堵塞并非直接确定，而是使用分隔件尺寸的变化间接确定，因此无法确定准确的关停温度。此外，存在的问题在于，为了确定离子电导率，应当制备将分隔件插入其中的纽扣式单体。还存在另外一个问题在于，当提高温度以进行安全测试时，电解质被蒸发。
发明内容
技术问题
设计本公开以解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供用于通过使用分隔件的透气性直接确定分隔件的关停温度和熔化温度的新型系统。这种系统允许更精确地确定关停温度和熔化温度。此外，操作的优点在于，无需制备单独的纽扣式单体来确定分隔件的关停温度或熔化温度。另一个优点在于，在进行安全测试时无需使用电解质。
本公开不限于上述技术问题，本公开的其他目的可以根据以下详细描述来理解，并且根据本公开的示例性实施例中将变得更加明显。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，根据以下任一实施例，提供一种用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统。
根据第一实施例，
提供一种用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，包括：
透气性确定单元170，其被配置为确定分隔件的透气性(Gurley值)；
第一夹具120，其被配置为固定分隔件的一侧并具有第一通孔，从透气性确定单元排出的空气通过第一通孔引入；
第二夹具130，其布置在基于分隔件与第一夹具相对的位置处，被配置为固定分隔件的另一侧，并具有第二通孔，经过第一通孔和分隔件中的孔隙的空气通过第二通孔引入；
加热单元140，被配置为加热第一夹具或第二夹具；
温度传感器150，被配置为测量第一夹具或第二夹具的温度；以及
控制单元160，被配置为控制加热单元和温度传感器，
其中，控制单元通过使用作为时间的函数的由温度传感器测量的温度以及由透气性确定单元确定的分隔件的透气性(Gurley值)，计算分隔件的关停温度和熔化温度。
根据第二实施例，
提供一种用于确定第一实施例中定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，
其中，透气性确定单元链接到第一夹具，控制单元链接到第一夹具和第二夹具。
根据第三实施例，
提供一种用于确定第一或第二实施例中定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，加热单元和温度传感器链接到第一夹具和第二夹具中的至少一个。
根据第四实施例，
提供一种用于确定第一至第三实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，分隔件插入第一夹具与第二夹具之间。
根据第五实施例，
提供一种用于确定第一至第四实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，该系统进一步包括显示单元，显示单元被配置为在X轴上显示作为时间的函数的温度，并且在Y轴上显示作为时间的函数的分隔件的透气性(Gurley值)。
根据第六实施例，
提供一种用于确定第一至第五实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，当温度作为时间的函数增加时，关停温度(A)是与100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的温度。
根据第七实施例，
提供一种用于确定第一至第六实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，
其中，熔化温度(B)是在关停温度之后分隔件被破坏并且分隔件的透气性(Gurley值)开始下降的温度，并且熔化温度是在关停温度之后与100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的温度。
根据第八实施例，
提供一种用于确定第一至第七实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，第一通孔中的孔和第二通孔中的孔的平均直径为2-15mm。
根据第九实施例，
提供一种用于确定第一至第八实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，该系统进一步包括存储单元，存储单元被配置为记录所计算的分隔件的关停温度和熔化温度。
根据第十实施例，
提供一种用于确定第一至第九实施例中任一个定义的分隔件的关停温度和熔化温度的系统，该系统进一步包括显示单元，显示单元被配置为显示所计算的分隔件的关停温度和熔化温度。
有益效果
根据本公开实施例，可以提供一种通过使用分隔件的透气性直接确定分隔件的关停温度和熔化温度的新型系统。
与传统系统相比，该系统需要更短的确定时间，并允许更精确地确定关停温度和熔化温度。
此外，存在的优点在于，无需制备单独的纽扣式单体来确定分隔件的关停温度或熔化温度。另一个优点在于，在进行安全测试时无需使用电解质。
附图说明
附图示出本公开的优选实施例，与前述公开内容一起用于提供对本公开技术特征的进一步理解，并且因此不将本公开理解为限于附图。
图1是示出根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统的功能构成的示意性方框图。
图2是示出根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统的构成的示意图。
图3是示出用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的方法的流程图。
图4是示出对于根据示例1和2以及比较示例1和2制备的测试对象，通过使用作为时间的函数的分隔件的温度和透气性(Gurley值)绘制的分隔件的关停温度和熔化温度的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为限于一般意义和词典意义，而是以允许发明人为最佳说明来适当定义术语的原则为基础，基于与本公开的技术方案相对应的含义和概念进行解释。
因此，本文给出的描述只是出于说明目的的优选示例，并非要限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以对其进行其他等价物和修改。
首先参照图1说明根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统的总体构成。
图1是示出根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统的构成的示意图。
参照图1，根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统100是能够评估测试对象110的安全性的系统，并包括夹具120、130、加热单元140、温度传感器150、控制单元160和透气性确定单元170。此外，根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统100可以选择性地进一步包括存储单元180和显示单元190(未示出)。
测试对象110可以是分隔件。可以在没有特殊限制的情况下使用任何分隔件，只要它在物理上隔断负极与正极之间的接触并具有电绝缘特性即可。可将插入正极与负极之间并且具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜用作分隔件。分隔件具有孔隙，通常孔径为0.01-10μm，厚度为5-300μm。分隔件的非限制性示例可包括由具有耐化学性和疏水性的烯烃聚合物(诸如聚乙烯或聚丙烯)、玻璃纤维、聚乙烯等制成的片材或非织造网。在某些情况下，分隔件可进一步包括在分隔件的最外表面上包含无机颗粒和粘合剂聚合物的有机/无机多孔涂层，以期增强分隔件的耐热性和稳定性。分隔件可以是固体电解质。在此，可以在没有特殊限制的情况下使用任何多孔聚合物基底、粘合剂聚合物和无机颗粒，只要它们可以在本领域中常规使用即可。在变型中，分隔件可包括多孔聚合物基底，诸如包括聚烯烃、含烷氧基的乙烯基硅烷和交联催化剂的交联聚烯烃。
用于锂二次电池的分隔件具有物理隔断正极和负极，防止它们相互接触，并使得正极和负极相互电绝缘，同时允许锂离子传输的功能。具体而言，已知分隔件对于电池的特征和安全性有着显著影响，因为它具有保持绝缘特性以防止电池内部短路的功能。更具体而言，为了提高锂二次电池的安全性，关于降低分隔件的关停温度和提高分隔件的熔化温度进行了积极研究。因此，准确确定关停温度和熔化温度事关重大。
根据现有技术，在提高温度的同时，通过使用热机械分析(TMA)在其收缩行为方面观察分隔件。除此以外，制造将分隔件插入其中的纽扣式单体，并且在提高温度的同时，确定离子电导率或电阻变化。
然而，在使用这种TMA仪器时，作为锂离子传输通道的孔隙的堵塞并非直接确定，而是使用分隔件尺寸的变化间接确定，因此无法确定准确的关停温度。此外，存在的问题在于，为了确定离子电导率，应当制备将分隔件插入其中的纽扣式单体。还存在另外一个问题在于，当提高温度进行安全测试时，电解质被蒸发。
相反，根据本公开实施例，通过使用取决于温度的变化的分隔件的透气性(Gurley值)的变化来直接确定分隔件的关停温度和熔化温度。因此与传统系统相比，可以提供更短的确定时间并允许关停温度和熔化温度的更精确确定。
如本文所用，术语“关停温度(shut-down temperature)”是指分隔件的透气性(Gurley值)快速增加的区域中的特定温度点。具体而言，可以根据实验得出值来计算关停温度。更具体而言，可通过使用如下所述的控制单元160来计算关停温度。
例如，当温度作为时间的函数增加时，可将关停温度确定为在与10000sec/100cc以上的透气性(Gurley值)相对应的温度范围内、透气性增量降低的温度。
根据本公开实施例，可将关停温度确定为透气性为10000sec/100cc至100000sec/100cc的区域中的特定点处的温度(A)。根据特定实施例，关停温度可以是与10000sec/100cc或100000sec/100cc的透气性相对应的点处的温度。
参照图4，其中示出，在透气性从10000sec/100cc快速增加到100000sec/100cc之后，在100000sec/100cc以上不再增加，而是保持。因此可以看出，即使在将关停温度确定为特定点A时，在这样的区域中，它与透气性增量实际下降的点也没有显示出显著偏差。
如本文所用，当温度作为时间的函数增加时，术语“熔化温度(melt-downtemperature)”是指分隔件在高于其熔点的温度下被破坏的温度。换言之，熔化温度是指在关停温度之后分隔件被破坏并且分隔件的透气性(Gurley值)开始下降的点处的温度。具体而言，可以根据实验得出值来计算熔化温度。更具体而言，可通过使用如下所述的控制单元160来计算熔化温度。
根据本公开实施例，可将熔化温度确定为透气性为100000sec/100cc至1000sec/100cc的区域中的特定点处的温度(B)。根据特定实施例，熔化温度可以是与10000sec/100cc的透气性相对应的点处的温度。
参照图4，其中示出，在透气性增量保持之后，透气性从100000sec/100cc快速下降到10000sec/100cc。
因此可以看出，即使在将熔化温度确定为特定点B时，在这样的区域中，它与透气性实际上开始下降的点也没有显示出显著偏差。
根据本公开实施例，可将关停温度具体确定为与100000sec/100cc的透气性相对应的点处的温度，并且将熔化温度具体确定为与100000sec/100cc的透气性相对应的点处的温度或者与10000sec/100cc的透气性相对应的点处的温度。
图4是示出本文定义的关停温度和熔化温度的示意图。参照图4，X轴表示作为时间的函数的温度(℃)。参照图4，Y轴表示作为时间的函数的分隔件的透气性(Gurley值)(sec/100cc)。在图4中，当温度作为时间的函数增加时，关停温度是与10000sec/100cc到100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的区域中的特定点处的温度，或者是透气性增量下降的点处的温度，并且可以用“A”表示。在图4中，熔化温度是在关停温度之后与100000sec/100cc到1000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的区域中的特定点处的温度，或者是透气性开始下降的点的温度，并且可以用“B”表示。
参照图1和图2，系统包括第一夹具120，其被配置为固定作为测试对象110的分隔件的一侧，并具有第一通孔，从透气性确定单元排出的空气通过第一通孔引入。此外，系统包括布置在与基于分隔件与第一夹具相对的位置处的第二夹具130，其被配置为固定分隔件的另一侧，并具有第二通孔，经过第一通孔和分隔件中的孔隙的空气通过第二通孔引入。
夹具120、130用于夹持在安全特征方面待评估的测试对象110。夹具可包括相互面对的第一夹具120和第二夹具130。夹具120、130可包括任何材料，只要该材料固定测试对象110即可。
可将加热单元140和温度传感器150中的每一个布置在第一夹具和第二夹具中的至少一个上。此外，可将分隔件110插入第一夹具120与第二夹具130之间。同时，在第一夹具或第二夹具中形成的通孔可以从第一夹具或第二夹具的侧面穿透到第一夹具或第二夹具的顶表面和底表面。
参照图1和图2，可以在第一夹具和第二夹具中的至少一个中设置加热单元140。例如，可将加热单元链接到第一夹具和第二夹具中的至少一个。加热单元140通过加热夹具来加热测试对象110。控制单元160可以与加热单元140电连接，并且可以控制加热单元140的操作。因此，根据从控制单元160输入的控制命令，加热单元140将测试对象110加热到预定温度。最后，可通过显示单元190来绘制示出关停温度和熔化温度的曲线图。
优选地，加热单元140可以是安装在第二夹具130中的热导线。可将热导线安装在第一夹具120而非第二夹具130中，也可将热导线安装在第一夹具120和第二夹具130两者中。在变型中，可将热导线安装在第一夹具120或第二夹具130与测试对象接触的另一个表面上。具体而言，加热单元140可以作为时间的函数逐渐升高温度。在此，加热单元140可以与控制单元160电连接，并且可以在控制单元160的控制下向第一夹具或第二夹具提供热量。通过这种方式，可以观察插入第一夹具与第二夹具之间的分隔件的热学特性。加热单元140可以与温度传感器150电连接。
温度传感器150可以与第一夹具120和第二夹具130中的每一个电连接。换言之，温度传感器150可以连接到每个夹具的两端。例如，温度传感器150可以与第一夹具120和第二夹具130中的每一个直接连接。例如，温度感应器150可以设置在第一夹具120或第二夹具130中。
温度传感器150测量由加热单元140加热的分隔件的温度。
根据本公开，当温度传感器150测量分隔件的温度时，在被加热单元140升高温度之前，分隔件的温度为室温。然而，当加热单元140向分隔件供应热量时，分隔件的温度随着预定时间的流逝而升高。温度传感器150测量在这种情况下升高的温度。
根据本公开，透气性确定单元170直接链接到第一夹具和第二夹具中的至少一个。例如，透气性确定单元170可以直接链接到第一夹具或第二夹具。例如，透气性确定单元可以链接到第一夹具。
具体而言，透气性(Gurley值)确定单元170基于以下原则来确定透气性(Gurley值)。透气性确定单元直接链接到第一夹具120或第二夹具130。此外，当空气在预定压力下注入与第一夹具120和第二夹具130组合的测试对象110时，注入的空气经受取决于作为测试对象110的分隔件的特性的压力变化。可通过使用变化的空气压力来确定透气性(Gurley值)，即单位体积的空气经过分隔件所需的时间。例如，可通过Oken透气性测试仪(朝日精工株式会社)来进行透气性的确定。例如，可通过使用Oken透气性测试仪测量100cc空气经过分隔件所需的时间来进行透气性的确定。
根据本公开，控制单元160控制加热单元140和温度传感器150。此外，控制单元160通过使用作为时间的函数的、由温度传感器150测量的温度以及由透气性确定单元170确定的分隔件的透气性(Gurley值)来计算分隔件的关停温度和熔化温度。
控制单元160可以与加热单元140、温度传感器150、透气性确定单元170、第一夹具120和第二夹具130中的每一个电连接。例如，控制单元160可以直接链接到加热单元140、温度传感器150和透气性确定单元170。例如，控制单元可以链接到第一夹具120和第二夹具130。
控制单元160接收作为时间的函数的、由温度传感器150测量的温度以及作为时间的函数的、由透气性确定单元170确定的分隔件的透气性(Gurley值)，同时加热单元140以随时间增加的程度向分隔件供应热量，并且温度和透气性可分别取为X轴和Y轴，以计算分隔件的关停温度和熔化温度。在此，X轴表示作为时间的函数的温度(℃)，Y轴表示作为时间的函数的分隔件的透气性(sec/100cc)(Gurley值)。
控制单元160可以根据从温度传感器150和透气性确定单元170接收的温度和透气性(Gurley值)来计算分隔件的关停温度和熔化温度。
控制单元160可将所计算的分隔件的关停温度和熔化温度存储在存储单元180中。然后，当温度作为时间的函数增加时，与100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的温度被定义为关停温度，在关停温度之后透气性(Gurley值)从100000sec/100cc开始下降的点处的温度被定义为熔化温度。
存储单元180不限于任何特定类型，只要它是能够记录和消除信息的存储介质即可。例如，存储单元180可以是RAM、ROM、EEPROM、DRAM、SDRAM、电阻器、硬盘、光记录介质或磁记录介质。存储单元180可通过数据总线等电连接到控制单元160，从而可由控制单元160访问。存储单元180可以存储、更新、消除和/或传输在进行程序和/或包括控制单元160执行的各种控制逻辑的控制逻辑时生成的数据。可将存储单元180在逻辑上划分为两个以上单元。可将存储单元180包括在控制单元160中，但是不限于此。
控制单元160可以在显示单元190上显示所计算的分隔件的关停温度和熔化温度。
显示单元190可通过外部显示器输出控制单元160针对测试对象110确定的分隔件的关停温度和熔化温度。例如，可以以字母、数字、图像等的形式通过显示器输出分隔件的关停温度和熔化温度的计算结果。分隔件的关停温度和熔化温度的计算结果可包括分隔件的关停温度、关停温度变化曲线、熔化温度、熔化温度变化曲线或者它们的组合。
显示单元190可以电连接到控制单元160，并且控制单元160可通过显示单元190输出关停温度、熔化温度或其变化曲线的结果。显示单元190可包括液晶显示器、有机发光二极管显示器或发光二极管显示器，但是本公开的范围不限于此。
图2是示出根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统的构成的示意图。
参照图2，用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统100可包括相互面对的两个夹具120、130、链接到两个夹具120、130的加热单元140、温度传感器150、控制单元160和透气性确定单元170。系统可以进一步包括存储单元180和显示单元190。
参照图2，用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统100可将测试对象110夹持在第一夹具120与第二夹具130之间。
图3是示出根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的方法的流程图。
参照图1和图3，在根据本公开实施例的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的方法中，测试对象110——即，分隔件——首先插入相互面对的第一夹具与第二夹具之间(S110)。因此，将测试对象110固定在夹具120、130之间，并且固定方法没有特殊限制。
测试对象可以是分隔件。例如，测试对象——即，分隔件——可以是多孔聚合物基底本身，并且可以在分隔件的至少一个表面上具有包括无机颗粒和粘合剂聚合物的多孔涂层。
例如，当测试对象具有多孔涂层时，可以如下制备测试对象110。首先，制备包含无机颗粒、粘合剂聚合物和有机溶剂的浆料。
对于无机颗粒没有特殊限制，只要它们电化学性质稳定即可。换言之，只要在适用电化学设备的操作电压范围(例如，基于Li/Li+的0-5V)内不导致氧化和/或还原，那么对于可在本文中使用的无机颗粒就没有特殊限制。具体而言，当使用具有高介电常数的无机颗粒作为无机颗粒时，可通过增加诸如锂盐的电解质盐在液体电解质中的离解度来改善电解质的离子电导率。
出于上述原因，无机颗粒可以是介电常数为5以上的无机颗粒、具有锂离子传输能力的无机颗粒或者它们的组合。
介电常数为5以上的无机颗粒可包括选自以下组成的群组的任何一个：Al2O3、SiO2、ZrO2、AlO(OH)、TiO2、BaTiO3、Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT，其中0<x<1)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT，其中0<x<1，0<y<1)、(1-x)Pb(Mg1/2Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT，其中0<x<1)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZO3和SiC，或其中两个以上的混合物。
具有锂离子传输能力的无机颗粒可以是选自以下组成的群组的任何一个，包括：磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy(PO4)3，0<x<2，0<y<3)、磷酸铝锂钛(LixAlyTiz(PO4)3，0<x<2，0<y<1，0<z<3)、(LiAlTiP)xOy基玻璃(1<x<4，0<y<13)、钛酸镧锂(LixLayTiO3，0<x<2，0<y<3)、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw，0<x<4，0<y<1，0<z<1，0<w<5)、氮化锂(LixNy，0<x<4，0<y<2)、SiS2基玻璃(LixSiySz，0<x<3，0<y<2，0<z<4)和P2S5基玻璃(LixPySz，0<x<3，0<y<3，0<z<7)，或其中两个以上的混合物。
此外，对于无机颗粒的平均粒径没有特殊限制。然而，无机颗粒优选具有0.001-10μm的平均粒径，以期形成具有均匀厚度的涂层并提供合适的孔隙度。具体而言，无机颗粒的平均粒径可优选为100nm以上、150nm以上、200nm以上、以及1000nm以下、900nm以下、800nm以下或700nm以下。
粘合剂聚合物没有特殊限制，只要它能将无机颗粒相互结合即可。粘合剂聚合物的非限制性示例可包括：聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯-乙酸乙烯酯、聚氧化乙烯、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖等。
有机溶剂优选具有与待使用的粘合剂聚合物的溶解度参数类似的溶解度参数，并具有低沸点。这是因为这种溶剂有助于均匀混合和随后的溶剂去除。可使用的溶剂的非限制性示例包括选自以下的任何一个：水、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲基乙基酮和环己烷，或其中两个以上的混合物。
接下来，将包含多个无机颗粒、粘合剂聚合物和有机溶剂的浆料施加在测试对象110——即，分隔件——上，然后干燥，以获得具有包括通过粘合剂聚合物相互结合的无机颗粒的多孔涂层的分隔件。虽然对于施浆料以形成多孔涂层的工艺没有特殊限制，但是优选使用狭缝涂覆工艺或浸渍涂覆工艺。狭缝涂覆工艺包括将通过狭缝模供应的浆料涂覆在分隔件的整个表面上，且能根据计量泵供应的通量来控制涂层的厚度。此外，浸渍涂覆工艺包括将基底浸入包含浆料的槽中进行涂覆，且能根据浆料的浓度以及从槽中移除基底的速率来控制涂层的厚度。此外，为了更精确地控制涂覆厚度，可以在浸渍之后通过迈耶棒等进行后计量。
然后，可在诸如烘箱的干燥器中对涂覆有浆料的分隔件进行干燥，以在分隔件的至少一个表面上形成多孔涂层。
参照图1和图3，将测试对象110插入第一夹具120与第二夹具130之间，然后在加热测试对象110的同时测量作为时间的函数的分隔件的空气渗透时间——即，透气性(Gurley值)，以及作为时间的函数的分隔件的温度变化(S120)。
然后，控制单元160通过使用加热单元140在插入测试对象110的上夹具120与下夹具130之间供应随时间增加的热量。在此，控制单元150通过温度传感器150测量从加热单元140持续输入的温度，并将温度记录在存储单元180中。此外，控制单元160将从透气性确定单元170接收的透气性(Gurley值)存储在存储单元180中。
之后，控制单元160根据从温度传感器150接收的作为时间的函数的温度变化以及从透气性确定单元170接收的分隔件的透气性(Gurley值)来确定分隔件的熔化温度和关停温度(S130)。
控制单元160可通过显示单元190输出确定的熔化温度和关停温度。此外，控制单元可在显示单元190上显示分隔件的熔化温度和关停温度变化曲线。在此，控制单元160可以参考存储单元170中记录的数据。
根据本公开，可以在没有特殊限制的情况下使用任何电化学设备，只要它包括具有自身导电性和孔隙度的电极即可。例如，可将系统应用于二次电池、超级电容器、蓄电池、燃料电池等。
根据本公开实施例，二次电池可包括锂离子二次电池、锂聚合物二次电池，锂金属二次电池或锂离子聚合物二次电池。
下面参照示例更详细地说明取决于测试对象的结构评估用于电化学设备的分隔件绝缘特性的方法。然而，以下示例仅用于说明的目的，并且本公开的范围不限于此。
示例1
如下分隔件制备。
首先，将10.5kg重均分子量为600000的高密度聚乙烯(Daehan Oil&Chem.VH035)作为聚烯烃，19.5kg液体石蜡油(Kukdong Oil&Chem.LP 350F，68cSt)作为稀释剂，450g三甲氧基乙烯基硅烷作为含烷氧基的乙烯基硅烷，6g二月桂酸二丁基锡作为交联催化剂，6g2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷(DHBP)作为引发剂，即刻引入挤压机并在其中混合。
接着，在200℃的温度下进行反应挤出，以获得硅烷接枝聚烯烃组合物。
通过T型模和冷铸辊将所得硅烷接枝聚烯烃组合物模制成片材状。然后，通过使用拉幅式顺序定向机进行双轴定向。MD定向和TD定向两者均以7.0的比率进行。MD和TD的定向温度分别为110℃和125℃。
之后，用二氯甲烷萃取定向片材，并在126℃下进行热固定，以获得多孔膜。将多孔膜在85℃和85％的相对湿度下交联24小时，以获得交联聚烯烃分隔件。所得分隔件的厚度为9.5μm。
在5℃/min的加热速率下，通过使用根据本公开的系统在热学特性方面对制备的分隔件进行确定。结果如下表1所示。
示例2
分隔件制备如下。
首先，将9.45kg重均分子量为600000的高密度聚乙烯(Daehan Oil&Chem.VH035)作为聚烯烃，将熔融指数(ASTM D1238)为1.2g/10min的1.05kg聚乙烯共辛烯作为聚烯烃弹性体，19.5kg液体石蜡油(Kukdong oil&Chem.LP 350F，68cSt)作为稀释剂引入挤压机并在200℃的温度下在其中混合。
通过T型模和冷铸辊将制备的聚乙烯组合物模制成片材状。然后，通过使用拉幅式顺序定向机执行MD定向然后是TD定向，进行双轴定向。MD定向和TD定向两者均以7.0的比率进行。MD和TD的定向温度分别为110℃和125℃。
之后，用二氯甲烷萃取定向片材中的第一稀释剂和第二稀释剂，并在126℃下进行热固定，以获得多孔膜。所得分隔件的厚度为9.3μm。
在5℃/min的加热速率下，通过使用根据本公开的系统在热学特性方面对制备的分隔件进行确定。结果如下表1所示。
比较示例1
通过使用热机械分析(TMA)系统在热学特性方面对根据示例1的分隔件进行确定。结果如下表1所示。
比较示例2
将根据示例1的分隔件插入正极与负极之间，以获得纽扣式单体。然后，在5℃/min的加热速率下确定分隔件的离子电导率。结果如下表1所示。
[表1]
Figure BDA0003909104720000191
在表1中，“准确性”是指确定关停温度和熔化温度有多准确。具体而言，可将准确性确定为与通过使用根据本公开的系统确定的关停温度和熔化温度的每一个的五个值的平均值的±3℃范围内。
在表1中，“所需时间”是指确定关停温度和熔化温度所需的时间。
在表1中，“再现性”是指在连续确定同一样品的关停温度和熔化温度时，正常无故障地获得结果。当五次确定关停温度和熔化温度且所有结果正常时，可将结果定义为高度可再现。
在本公开各种实施例的描述中，应当理解，称为“单元”的组成元件并非在物理上区分的元件，而是在功能上区分的元件。因此，可将每个组成元件选择性地与另一个组成元件集成，或者可将每个组成元件划分为子元件，以期有效地进行(一个或多个)控制逻辑。然而，对于本领域技术人员而言显然，即使将这些组成元件集成或分开，也应当将集成或分开的组成元件解释为落入本公开的范围内。
参照优选实施例和附图详细描述了本公开。然而应当理解，因为对于本领域技术人员而言，落入本公开范围内的各种变化和修改根据详细描述将变得显而易见，所以该详细描述和具体示例仅以说明的方式给出。
[附图标记]
100：用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统
110：分隔件
120：第一夹具
130：第二夹具
140：加热单元
150：温度传感器
160：控制单元
170：透气性确定单元
180：存储单元
190：显示单元

Claims (10)

1.一种用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，包括：
透气性确定单元(170)，所述透气性确定单元被配置为确定所述分隔件的透气性(Gurley值)；
第一夹具(120)，所述第一夹具被配置为固定所述分隔件的一侧并具有第一通孔，从所述透气性确定单元排出的空气通过所述第一通孔引入；
第二夹具(130)，所述第二夹具布置在基于所述分隔件与所述第一夹具相对的位置处，被配置为固定所述分隔件的另一侧，并具有第二通孔，经过所述第一通孔和所述分隔件中的孔隙的空气通过所述第二通孔引入；
加热单元(140)，所述加热单元被配置为加热所述第一夹具或所述第二夹具；
温度传感器(150)，所述温度传感器被配置为测量所述第一夹具或所述第二夹具的温度；以及
控制单元(160)，所述控制单元被配置为控制所述加热单元和所述温度传感器，
其中，所述控制单元通过使用作为时间的函数的由所述温度传感器测量的温度以及由所述透气性确定单元确定的所述分隔件的透气性(Gurley值)，计算所述分隔件的所述关停温度和所述熔化温度。
2.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，所述透气性确定单元链接到所述第一夹具，并且所述控制单元链接到所述第一夹具和所述第二夹具。
3.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，所述加热单元和所述温度传感器链接到所述第一夹具和所述第二夹具中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，所述分隔件插入所述第一夹具与所述第二夹具之间。
5.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，所述系统进一步包括显示单元，所述显示单元被配置为在X轴上显示作为时间的函数的所述温度，并且在Y轴上显示作为时间的函数的所述分隔件的透气性(Gurley值)。
6.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，当所述温度作为时间的函数增加时，所述关停温度(A)是与100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的温度。
7.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，所述熔化温度(B)是在所述关停温度之后所述分隔件被破坏并且所述分隔件的透气性(Gurley值)开始下降的温度，并且所述熔化温度是在所述关停温度之后与100000sec/100cc的透气性(Gurley值)相对应的温度。
8.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，其中，所述第一通孔中的孔和所述第二通孔中的孔的平均直径为2-15mm。
9.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，所述系统进一步包括存储单元，所述存储单元被配置为记录所计算的所述分隔件的关停温度和熔化温度。
10.根据权利要求1所述的用于确定分隔件的关停温度和熔化温度的系统，所述系统进一步包括显示单元，所述显示单元被配置为显示所计算的所述分隔件的关停温度和熔化温度。
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