鋰電隔膜技術(shù)測(cè)試原理和檢測(cè)方法有哪些

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-17 10:03  瀏覽量：次

　　鋰電隔膜技術(shù)測(cè)試原理和檢測(cè)方法有哪些？目前國(guó)內(nèi)幾乎所有的鋰電池隔膜測(cè)厚設(shè)備都只具備了檢測(cè)功能，很少能做到隔膜厚度的閉環(huán)控制。本文存能電氣小編將從隔膜的測(cè)試原理和方法入手，對(duì)鋰離子電池的隔膜進(jìn)行一個(gè)深入淺出的認(rèn)識(shí)。

　　鋰電池隔膜技術(shù)現(xiàn)狀

　　鋰電池隔膜技術(shù)就是目前我國(guó)動(dòng)力電池業(yè)的一個(gè)痛點(diǎn)。在鋰離子電池材料中，正負(fù)極材料和電解液目前基本上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，而隔膜起步較晚，國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)成熟度不高。雖然近幾年我國(guó)鋰電池隔膜國(guó)產(chǎn)化率在不斷提升，但占據(jù)的主要是低端3C類(lèi)電池隔膜市場(chǎng)，高端隔膜國(guó)產(chǎn)化率仍然很低，高端3C類(lèi)電池以及動(dòng)力電池用隔膜依然大量依賴(lài)進(jìn)口。

　　據(jù)悉，隔膜是目前鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的15％，其技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)、基體材料，以及制造設(shè)備。國(guó)內(nèi)鋰電隔膜目前普遍存在的問(wèn)題是一致性不高，主要表現(xiàn)在不規(guī)律的缺陷，孔隙率不達(dá)標(biāo)，厚度、孔隙分布以及孔徑分布不均等方面。單向拉伸的國(guó)產(chǎn)PP隔膜在孔隙率和孔徑分布方面與國(guó)外產(chǎn)品比較接近；雙向分步拉伸的PE隔膜孔隙率通常與國(guó)外產(chǎn)品相比較低，孔徑分布情況也不理想。

　　在濕法隔膜領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)受限于工藝、技術(shù)等多方面因素，產(chǎn)品水平還較低，生產(chǎn)設(shè)備大量依賴(lài)進(jìn)口。和芯片一樣，高端隔膜技術(shù)具有相當(dāng)高的門(mén)檻，不僅要投入巨額的資金，還需要有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)、純熟的工藝技術(shù)和高水平的生產(chǎn)線(xiàn)，并且非短時(shí)間能夠突破。

　　鋰電隔膜技術(shù)測(cè)試原理

　　隔膜厚度在線(xiàn)檢測(cè)原理主要是將射線(xiàn)通過(guò)隔膜以后的衰減量轉(zhuǎn)換成隔膜厚度。這意味著在檢測(cè)過(guò)程中必須要保證檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性。

　　隨著鋰電能量密度的提高，電池的隔膜也越來(lái)越薄，測(cè)量的精度也要求越來(lái)越高，一般企業(yè)測(cè)量用千分尺，也有“GB/T6672-2001塑料薄膜和薄片厚度測(cè)定_機(jī)械測(cè)量法”這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量法，國(guó)際上也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，但這些標(biāo)準(zhǔn)均不是對(duì)隔膜所制定的，所以存在測(cè)試范圍寬，精度低等問(wèn)題，所以要求準(zhǔn)確的企業(yè)一般采用精密測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量。

　　但由于隔膜材質(zhì)軟，測(cè)量時(shí)候的壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，所以也有企業(yè)用非接觸式的測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量，但是隔膜具有多孔結(jié)構(gòu)，采用非接觸的測(cè)量時(shí)也會(huì)導(dǎo)致厚度測(cè)量不一致的問(wèn)題，所以在實(shí)際測(cè)量過(guò)程需要根據(jù)隔膜的種類(lèi)選擇不同的測(cè)試的方法。

　　鋰電隔膜技術(shù)檢測(cè)方法有哪些？

　　1.厚度

　　鋰電池隔膜厚度在線(xiàn)控制技術(shù)主要有兩個(gè)，一個(gè)是MD(縱向)控制和CD(橫向)控制；另一個(gè)是隔膜在線(xiàn)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)。所謂的MD控制和CD控制就是指通過(guò)控制上料螺桿轉(zhuǎn)速或牽引速度來(lái)進(jìn)行MD方向的厚度閉環(huán)控制；以及通過(guò)掃描架進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)CD方向的數(shù)據(jù)閉環(huán)控制。

　　2.彎曲度

　　有些企業(yè)也叫拱形度，指鋰電池隔膜分切后產(chǎn)生的弧形，弧形明顯時(shí)會(huì)造成疊片不齊，卷繞時(shí)產(chǎn)生渦狀，造成極片外露進(jìn)而短路。測(cè)試方法為將隔膜條平鋪于桌面上，與鋼板尺邊緣進(jìn)行平行度的對(duì)比，可以得到隔膜的弧度。

　　3.透氣度

　　隔膜在一定條件下一定體積的空氣通過(guò)隔膜所需要的時(shí)間，也稱(chēng)作Gurley值，其大小對(duì)鋰電池的性能具有一定的影響，一般采用ASTM測(cè)試法。

　　4.孔隙率

　　空隙的體積占整個(gè)體積的比例，測(cè)試方法有吸液計(jì)算法以及測(cè)試法，吸液計(jì)算法是將鋰電隔膜浸潤(rùn)在已知溶劑中，通過(guò)測(cè)量隔膜浸潤(rùn)前后的質(zhì)量差計(jì)算出隔膜被液體占據(jù)的空隙體積，壓汞測(cè)試法是利用外力對(duì)隔膜施加壓力將汞壓入隔膜的孔隙之中，然后通過(guò)測(cè)量壓入汞的體積來(lái)計(jì)算隔膜的孔隙率，多次測(cè)量后取平均值。

　　5.孔徑分布

　　也可采用壓汞儀進(jìn)行測(cè)量，采用壓汞法即測(cè)量汞壓入孔所施壓力計(jì)算出孔徑參數(shù)，但需要說(shuō)明的是壓汞儀測(cè)量出來(lái)的結(jié)果包含通孔和非通孔，而且干法鋰電隔膜在汞浸入是會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力破壞隔膜的微孔結(jié)構(gòu)，所以實(shí)際測(cè)試時(shí)也會(huì)采用毛細(xì)管流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)量，采用惰性氣體沖破已潤(rùn)濕的隔膜，測(cè)量氣體流出的壓力值，通過(guò)計(jì)算得到孔徑參數(shù)。

　　6.浸潤(rùn)性

　　一般采用接觸角測(cè)量法，其原理在負(fù)極相關(guān)知識(shí)介紹中已經(jīng)詳細(xì)介紹過(guò)，在此不在重復(fù)。

　　7.電性能

　　將鋰電隔膜和正負(fù)極、電解液組裝到一起進(jìn)行倍率、高低溫、存儲(chǔ)、循環(huán)、內(nèi)阻、安全等測(cè)試比較不同隔膜的性能。

　　作為四大主材之一的鋰電隔膜，雖然其組成成分比較單一，但測(cè)試的項(xiàng)目還是比較多的，隨著技術(shù)的發(fā)展，陶瓷隔膜已經(jīng)的到了廣泛的應(yīng)用，涂膠隔膜、功能性涂層隔膜、無(wú)紡布隔膜等新型隔膜也逐漸應(yīng)用到了鋰離子電池中，相信在不就的將來(lái)，更多高安全性、高機(jī)械性能的隔膜也將逐漸走入到鋰離子電池行業(yè)中。

　　近年來(lái)，鋰電池發(fā)展速度較快，其社會(huì)對(duì)其安全性問(wèn)題的關(guān)注日益增加，因此，在確保鋰電池電性能的同時(shí)，更要重視鋰電池隔膜的安全性能測(cè)試。