CN213843098U - 一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，属于锂电池技术领域，应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置包括两个与电驱动机构连接的连接头，两个所述连接头相对而设且相对侧均设置有绝缘隔板，位于两个绝缘隔板之间，其中一个绝缘隔板的一侧设置有电极，另一个绝缘隔板的一侧设置有槽腔内设置电极的电极槽，两个所述电极通过导线与电化学工作站电连接，电驱动机构可驱动连接头相互靠近直至两个电极电连接。通过本实用新型的测试装置可以得到更加精准的MacMullin数‑压力的变化曲线。

Description

一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置。

背景技术

锂离子电池隔膜是一种多孔薄膜材料，其传输离子的能力一直是评价隔膜优劣的最重要标准之一。MacMullin数定义为：两电极间电解液的电解液离子电导率与存在隔膜时电极间电解液离子电导率的比值，表达式如下：

式中σ_电解液表示电解液离子电导率，σ_隔膜表示存在隔膜时的电解液离子电导率，N_m表示MacMullin数。

通常MacMullin数的测算方式如下：首先获取测试用电解液离子电导率σ_电解液，再依据国标GB/T 36363-2018中规定的锂离子电池隔膜电导率测试方法，测试获得存在隔膜时电极间电解液的电阻，换算成为存在隔膜时的电解液离子电导率σ_隔膜，依照上式计算即可得到被测隔膜的MacMullin数，其数值越大则说明隔膜阻碍离子运动的能力越强。

在实际操作中，为模拟隔膜的实际使用环境，会对待测隔膜在不同压力作用下的MacMullin数变化规律进行测算，但现有技术在测试过程中，很难精确控制隔膜受力精度，进而无法得到更精细的锂离子电池内阻与受压的变化曲线，无法为后续电芯的压力设置提供准确参考，导致锂电池电池包的容量特性及安全特性的准确表征无法取得实质性突破。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于隔膜MacMullin数表征的测试装置，能够得到更精准的电池MacMullin数-压力的变化曲线。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，包括两个与电驱动机构连接的连接头，两个所述连接头相对而设且相对侧均设置有绝缘隔板，位于两个所述绝缘隔板之间，其中一个所述绝缘隔板的一侧设置有电极，另一个所述绝缘隔板的一侧设置有槽腔内设置电极的电极槽，两个所述电极通过导线与电化学工作站电连接，所述电驱动机构可驱动所述连接头相互靠近直至两个电极电连接。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：提出了表征MacMullin数与隔膜所受压力关系的方法，使用电驱动机构进行力学加载和测试，以精准控制测试过程中隔膜的受力；绝缘隔板可以隔断金属接头与电极之间的电子通路，杜绝测试过程中引入的电流和电压与电驱动装置信号相互干扰，以确保获取准确的电化学信号，得到更加精准的MacMullin数-压力的变化曲线。

附图说明

图1是本实用新型应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置的爆炸图。

图2是本实用新型应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置的组装效果图。

图3是本实用新型应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置的使用效果图。

图4是本实施例的MacMullin数-压力的变化曲线。

附图标记说明：

10-连接头；11-导线槽；20-绝缘隔板；30-电极；40-电极槽；50-电驱动机构；60-电化学工作站。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来详细描述本实用新型的优选实施方案。在描述之前，应当理解，不应将在说明书和所附权利要求书中使用的术语解释为限于一般的词典含义，而应当根据允许本实用新型人为了最好的解释而合适地限定术语的原则，基于对应于本实用新型的技术方面的含义和概念进行解释。因此，在此提出的描述仅是为了说明目的而优选的例子，不是为了限制本实用新型的范围，因此，应当理解，可以在不背离本实用新型的精神和范围的情况下作出其它的等价物和修改。

如图1-2所示，本实用新型提供一种应用于隔膜MacMullin数表征的测试装置，包括两个与电驱动机构50连接的连接头10，两个连接头10相对而设且相对侧均设置有绝缘隔板20，位于两个绝缘隔板20之间，其中一个绝缘隔板 20的一侧设置有电极30，另一个绝缘隔板20的一侧设有槽腔内设置电极30的电极槽40，两个电极30通过导线与电化学工作站60电连接，电驱动机构50可驱动连接头10相互靠近直至两个电极30电连接。利用电驱动机构50进行力学加载，可在隔膜测试时控制受力差达到微量级别，保证隔膜的受力精度，同时电极30通过导线与电化学工作站60实现电连接，利用绝缘隔板20阻隔电驱动机构50信号干扰，确保电化学工作站60能够接收到准确的电化学信号，由此，得到精准的MacMullin数-压力变化曲线，为后续电芯的压力设计提供准则，减少电芯甚至电池包的力滥用情况出现，进而提升电芯或电池包的容量特性及安全特性，推动锂电池电池包的容量特性及安全特性的实质性突破。

上述连接头10可采用与电驱动装置50可采用胶黏、卡接等能实现稳定固定的方式实现连接，但优选为通过螺纹螺接，以增加测试装置的稳定性与灵活性。

上述连接头10可以选用任意材质，但优选为金属连接头，金属连接头的模量比较大、挤压和连接不易变形，能够较好控制测试面平行度。

上述绝缘隔板20可以为任何具有隔绝电信号效果的材料，例如：陶瓷。与绝缘隔板20直接连接的电极30，可采用胶黏、卡接等能实现稳定固定的方式实现连接，但为使电驱动机构50加载的作用力完全通过电极30施加于隔膜面上，保证压力计算精确，确保加工精度，与绝缘隔板20直接连接的电极30螺接在绝缘隔板20上，且该电极30凸出绝缘隔板20的高度不低于0.1mm。

作为上述结构的示例，如图1所示，绝缘隔板20的中心位置开设通孔，在电极30的中心位置对应的开设螺纹孔，通过螺栓穿过绝缘隔板20的通孔并螺纹连接电极30上的螺纹孔，能够将绝缘隔板20和电极30固定连接。

为便于MacMullin数计算公式中面积数值的确定与计算，位于电极槽40内的电极30端部面积比相对侧的电极30端部面积大。

处于同侧的电极槽40、绝缘隔板20、连接头10通过螺纹孔、螺栓组装构成可拆卸的一体式结构；相对侧的电极30、绝缘隔板20、连接头10通过螺纹孔、螺栓组装构成可拆卸的一体式结构，以增加测试装置的灵活性。

作为示例，如图1所示，绝缘隔板20上开设周向均布的多个螺纹孔，在连接头10上开设有对应的通孔，通过螺栓穿过连接头10的通孔，并螺纹连接于绝缘隔板20上的螺纹孔，来实现绝缘隔板20和连接头10的固定连接。

同时，电极槽40上开设对应的螺纹孔，以通过螺栓实现绝缘隔板20、连接头10以及电极槽40的固定连接。

在连接头10上开设有导线槽11供外接导线穿送至电极30形成电连接通路。电驱动机构50可以为任何可以控制压力输出差至微量级别的装置，例如：万能试验机，两个连接头分别螺接在万能试验机的两个输出端上。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

1.获取电解液离子电导率：

如图3所示，组装好测试装置后，将厚度为200μm(L₁)，面半径0.2cm的致密不导电圆形隔板放置于电极槽40的电极30上，电极30为半径2cm的圆面，在电极槽40内滴入电解液，测试面积为电极30面积S₂减去致密不导电圆形隔板面积S₁，使用交流阻抗法测试获得Nyquist阻抗图,曲线与实轴交点记为该测试面积下的电解液阻值R,根据欧姆定律-式1，计算得到电解液电导率σ_电解液:

2.获取被测样品离子电导率:

分别将常规孔隙率隔膜、高规孔隙率隔膜两种样品裁取至合适大小，依次按照测试步骤进行测试。具体操作为：控制万能试验机下压，直至两个电极30 电连接，归零位移数据后抬起上接头，将5张隔膜浸润电解液30分钟后，层叠置入电极槽40内的电极30上，通过万能试验机首先施加0.5MPa压力，去除隔膜间、隔膜与测试面(具体指的是位于电极槽40内的电极30的表面)间接触间隙，并记录此时位移为隔膜厚度h，之后使用万能试验机施加恒定压力，测定位移变化量Δh，每施加一个特定压力条件记录隔膜受压力大小P，并且使用电化学工作站同时进行电化学阻抗测试EIS，获得存在隔膜阻碍的电解液交流阻抗值R，根据以下公式2可获得隔膜影响下的电解液离子电导率：

其中S为测试面面积。

再依据MacMullin数计算公式：

分别代入测试获得的隔膜影响下的离子电导率和电解液电导率值则可计算出隔膜所受压力大小与MacMullin数关系。

本实施例具体测试数据结果如下表，对应的MacMullin数-压力的变化曲线见图4。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，包括两个与电驱动机构(50)连接的连接头(10)，两个所述连接头(10)相对而设且相对侧均设置有绝缘隔板(20)，位于两个所述绝缘隔板(20)之间，其中一个所述绝缘隔板(20)的一侧设置有电极(30)，另一个所述绝缘隔板(20)的一侧设置有槽腔内设置电极(30)的电极槽(40)，两个所述电极(30)通过导线与电化学工作站(60)电连接，所述电驱动机构(50)可驱动所述连接头(10)相互靠近直至两个电极(30)电连接。

2.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，其中一个所述绝缘隔板(20)的一侧螺接所述电极(30)，且与所述绝缘隔板(20)螺接的所述电极(30)凸出所述绝缘隔板(20)的高度不低于0.1mm。

3.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，位于电极槽(40)内的电极(30)端面面积比另一个电极(30)端面面积大。

4.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，处于相同侧的所述电极槽(40)、所述绝缘隔板(20)、所述连接头(10)通过螺纹孔、螺栓组装构成可拆卸的一体式结构；相对侧的所述电极(30)、所述绝缘隔板(20)、所述连接头(10)通过螺纹孔、螺栓组装构成可拆卸的一体式结构。

5.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，所述连接头(10)上开设有容置所述导线的导线槽(11)。

6.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，所述连接头(10)螺接在所述电驱动机构(50)上，所述电驱动机构(50)为万能试验机。

7.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，两个所述绝缘隔板(20)均采用陶瓷制成。

8.根据权利要求1所述的应用于MacMullin数隔膜表征的测试装置，其特征在于，两个所述连接头(10)均采用金属材质制成。

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