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- 太陽能背板材料 質(zhì)子交換膜 電池隔膜 鋰電池鋁塑復合膜
鋰離子電池是一種可充電電池,主要由正極、負極、電解質(zhì)和隔膜組成。其中,隔膜的作用是隔離正負極以防止短路,同時允許鋰離子通過以完成充放電過程。聚烯烴隔膜是鋰離子電池中最常用的隔膜材料之一,主要是因為它具有良好的化學穩(wěn)定性和機械性能。聚烯烴材料主要包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),有時也會使用這兩種材料的復合物。GB/T36363-2018《鋰離子電池用聚烯烴隔膜》標準中對鋰電池隔膜的物理性能做出了詳細的敘述。今天我們來了解一下。
鋰電池隔膜取樣方法:
取樣的隔膜包裝應完好無損。在膜卷上去掉表面三層,沿隔膜的寬度切割取樣,作外觀、尺寸、物理性能及電性能測試。待測定的隔膜,應密封包裝,防止受潮和受污染。
電池隔膜試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標準環(huán)境
?。?)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)
試樣應按GB/T2918-1998規(guī)定的下列條件進行狀態(tài)調(diào)節(jié):溫度:(23士2)℃;相對濕度:(50士10)%;c)持續(xù)時間:不少于4h。
?。?)試驗的標準環(huán)境條件
試驗的標準環(huán)境條件如下:溫度:(23士2)℃;相對濕度:(50士10)%。
一、厚度偏差
厚度是鋰離子電池隔膜隔膜最基本的特性之一,其要求的厚度均勻性與所有薄膜生產(chǎn)公司如出一轍,可謂永恒追求的質(zhì)量指標,會直接影響隔膜卷的外觀質(zhì)量以及內(nèi)在性能,因此是生產(chǎn)過程中需嚴加控制的質(zhì)量指標之一。隔膜厚度的均勻性包括縱向厚度的均勻和橫向厚度的均勻,但比較而言,橫向厚度均勻性更為重要,一般必須控制在1um以內(nèi)。要注意的是,由于鋰離子電池隔膜的材料較軟,所以在測量時應盡力減小測量的壓力。
參照GB/T6672-2001的規(guī)定進行。其中CHY-CU測厚儀的分辨率為0.1um,測量厚度的位置點,沿橫向方向等距離測試不少于3組,在縱向方向上每隔200mm測一組,共測試5組,計算平均值作為所測隔膜的厚度,并按照式(1)、式(2)和式(3)計算厚度偏差。
Ad=d-do……………(1)
式中:
Ad--隔膜的厚度平均值偏差,單位為微米(um);d--隔膜的厚度平均值,單位為微米(um);d。---隔膜的標稱厚度值,單位為微米(um)。
Admax=dmax-do…………………(2)
Admx---隔膜的厚度上偏差,單位為微米(μm);
dmax----隔膜的厚度的更大測量值,單位為微米(um);d。--隔膜的標稱厚度值,單位為微米(um)。
Admin=dmin-do………………(3)
Admin----隔膜的厚度下偏差,單位為微米(um);
dmin--隔膜的厚度的最小測量值,單位為微米(um);d。--隔膜的標稱厚度值,單位為微米(um)。
二、拉伸強度、斷裂伸長率
鋰離子電池隔膜隔膜的拉伸強度與制膜的工藝相關聯(lián),因此實時監(jiān)控其拉伸強度,有利于提高鋰離子電池隔膜的綜合性能。一般行業(yè)中有單軸拉伸和雙軸拉伸,采用單軸拉伸,膜在拉伸方向上與垂直方向強度不同;而采用雙軸拉伸,隔膜在兩個方向上一致性相接近。一般拉伸強度重要是指縱向強度要達到100MP以上,橫向強度不能太大,過大會導致橫向收縮率增大,而這種收縮會加大鋰離子電池正、負極接觸的幾率。
此項測試按GB/T1040.3-2006的規(guī)定進行,采用寬為(15+0.1)mm得2型試樣,MTL(PC)拉力試驗機夾具間的初始距離(100+5)mm,試驗速度為(250+10)mm/min。
三、穿刺強度
鋰離子電池隔膜的穿刺試驗是評價隔膜抗穿刺強度的最主要方法。通過標準的探頭以標準的速度穿透隔膜,捕捉穿透瞬間的更大載荷(N),除以隔膜的平均厚度(μm)即為穿刺強度(N/μm)。隔膜根據(jù)其成型工藝的不同,分為干法、濕法,而具體工藝上又有單向拉伸、雙向同步拉伸,雙向異步拉伸等,且根據(jù)其表面涂布材料的不同,每種膜表現(xiàn)出的抗穿刺性能會有很大的區(qū)別。
將鋰電池隔膜平展于MTL(PC)拉力試驗機夾具中并夾緊,以(100+10)mm/min的速率進行穿刺,完畢后取出試樣,按照GB/T6672-2001的規(guī)定,按照圖5所示在針孔的四周進行4點厚度的測試,取平均值,并按照式(8)計算穿刺強度。
四、熱收縮率
試驗設備
RSY-01熱縮試驗儀
試樣
在膜卷的縱向方向上裁取100mmX100mm的正方形隔膜3塊切取隔膜時應使一個邊緣與隔膜的縱向邊緣平行,更大 偏離角度不應超過5,并做好縱向橫向的標識。若隔膜寬度<100mm則取樣大小為:100mmx隔膜寬度。
試驗步驟
?(1)將試樣平放入兩個嵌有金屬網(wǎng)的框架間,確保兩金屬網(wǎng)間距離保持在1~3mm,以保證試樣的自由收縮。
(2)根據(jù)測試需求,設定好試驗的溫度和時間。確保加熱槽中已加入適量的傳熱介質(zhì)(如甘油),且溫度已達到設定值并穩(wěn)定?。
(3)將裝有試樣的框架迅速浸入設定溫度的恒溫介質(zhì)中,開始計時。保持試樣在恒溫介質(zhì)中自由收縮一段時間(如20秒),然后取出?。
(4)取出試樣后,將其浸入備用的常溫浴中冷卻一段時間(如5秒),然后取出水平靜置。在規(guī)定的時間內(nèi)(如30分鐘內(nèi)),使用測量工具(如游標卡尺)分別測量試樣的縱、橫向尺寸,并根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算試樣的熱收縮率?。按照公式分別計算隔膜縱向和橫向的收縮率,取3個測試結果的平均值作為該隔膜的熱收縮率。
五、透氣度
在測試溫濕度、常壓環(huán)境中透氣度測試儀施加1.21kPa壓力下100mL空氣通過面積為6.45cm隔膜所需要的時間。
在膜卷上沿縱向相隔150mm裁取隔膜3塊;若隔膜寬度≥100mm時取試樣大小為100mmX100mm,若隔膜寬度<100mm時取樣大小為100mmX隔膜寬度,將隔膜置于TQY-02透氣度測試儀的測試頭中進行透氣度測試,取3次測試結果的平均值作為隔膜的透氣度。