[發明專利]一種鋰離子電池多孔隔膜的檢測方法

無效

• 申請號: 201310228494.4
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103335929A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙金保;張鵬;石川
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及鋰離子電池，尤其是涉及一種鋰離子電池多孔隔膜的檢測方法。

背景技術

采用液體電解液的化學電源體系如鋰離子電池等需要采用隔膜材料阻隔正、負極，避免短路。隔膜材料主要是以聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)等為主要成分的含有微孔結構的聚合物膜或無紡布。液體電解液（一般是含有電解質鹽的碳酸酯類有機溶劑）存在于微孔結構中，實現離子在正、負極之間的傳導。隔膜與液體電解液共同構成了電解質體系。

隔膜的生產主要包括干法和濕法兩種工藝。干法工藝是通過首先將聚烯烴樹脂熔化，擠出成膜，退火增加聚合物膜中片狀微晶的尺寸和個數，然后對聚合物膜進行精確的拉伸（單向或雙向）形成緊密有序的微孔結構，生產廠家主要是美國Celgard公司和日本Ube公司；濕法工藝又被稱為相反轉法（Phase?Inversion?Process）是通過將聚烯烴樹脂溶解與液體碳氫化合物或低分子量有機物混合，加熱并熔化該混合物，擠出成膜，在機械方向或軸向方向拉伸形成微孔結構，最后用易揮發的溶劑如丙酮等抽提出碳氫化合物或低分子量有機物，生產廠家主要包括日本的旭化成、東燃及美國的Entek等。隔膜的孔隙率、孔徑分布、材料、組成、結構、厚度、滲透性、透氣度、潤濕性、對電解液的吸附和保持、機械強度、與電極的界面特性、化學、電化學及熱穩定性等性能都會影響其在鋰離子電池等二次化學電源中的使用。因此，在成分確定的條件下，需要對隔膜的孔徑、孔隙率等參數進行嚴格的控制。隔膜由于技術壁壘較高，曾長期被美、日等企業壟斷。近兩年，我國也開始出現國產化的隔膜產品，但產品質量與國外廠家產品相比還有較大差距，如孔徑分布在一個較寬的范圍內。由于隔膜制造工藝和使用的特殊性，隔膜的檢測一直處于“盲用”狀態，即出現問題時才能確認隔膜產品的品質，這為鋰離子電池的應用帶來了安全隱患。尤其是目前鋰離子電池中采用的磷酸鐵鋰正極材料主要是粒徑小于100nm的納米顆粒，很容易在循環過程中通過隔膜中不均勻的大孔穿過隔膜，造成電池的微短路，因而引發諸如起火、爆炸等嚴重的安全問題。因此，找到檢測粒子在隔膜中的透過性，避免微短路發生的方法顯得十分重要。

但是，目前已有的鋰離子電池隔膜的檢測方法主要是針對其某一方面物理、化學性能的檢測，比如：鋰離子電池隔膜透氣度檢測方法及其裝置（專利申請號CN200510015016.0和CN201210310793.8）；鋰離子電池隔膜閉孔溫度和破膜溫度的測試方法及裝置（專利申請號CN200910070099.1）；鋰離子電池隔膜界面電阻的測定（專利申請號CN201210471807.4）。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池多孔隔膜的檢測方法。

本發明包括以下步驟：

1）將氧化硅球分散在有機溶劑中，混合均勻后，涂布在待測的鋰離子電池多孔隔膜上，將涂有氧化硅球溶液的鋰離子電池多孔隔膜固定在抽濾抽斗口，并在未涂布的一側抽氣，形成負壓，加速氧化硅球在鋰離子電池多孔隔膜內的擴散；

2）通過掃描電鏡觀察未涂覆側的鋰離子電池多孔隔膜是否有氧化硅球存在，確定鋰離子電池多孔隔膜的粒子透過性。

在步驟1）中，所述氧化硅球的D₉₀粒徑可為（D₉₀表示一個樣品的累計粒度分布數達到90%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占90%）20nm～10μm，優選為50nm～1μm；所述有機溶劑可選自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等中的一種，優選碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等中的一種；

所述鋰離子電池多孔隔膜可采用商品化的聚烯烴類多孔聚合物膜、無紡布、應用于二次電池聚合物電解質的聚合物膜等，如聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯醇等，并包括由以上聚合物體系衍生的共混、共聚體系，如丙烯腈與甲基丙烯酸甲酯共聚物等；

所述聚烯烴類多孔聚合物膜可選自聚乙烯和聚丙烯的單層復合膜，或聚乙烯和聚丙烯的多層復合膜；所述應用于二次電池聚合物電解質的聚合物材料可選自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯醇等中的一種；

所述負壓不超過多孔隔膜破裂的壓力。

本發明的有益效果在于：