[發明專利]一種基于壓力控制的鋰電池隔膜溫度測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202011223020.7
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112525792A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 譚立志;陳欣蕊;趙彥民
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N3/18
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發明公開了一種基于壓力控制的鋰電池隔膜溫度測試裝置及測試方法，屬于鋰電池隔膜測試技術領域，其特征是，裝樣裝置包括夾持于隔膜樣品上下表面的上微孔板和下微孔板、疊放于于上微孔板上表面的上測試底板、置于下微孔板下表面的下測試底板；加熱裝置包括：能夠容納裝樣裝置的電加熱套、用于控制電加熱套工作狀態的加熱控制器；透氣度裝置包括透氣度儀；透氣度儀通過連通管分別與上測試底板的上表面、下測試底板的下表面緊密接觸；壓力裝置包括自上而下向上測試底板施加壓力的豎直運動機構、獲取上測試底板上表面受力信息的壓力傳感器。本發明操作方便、能模擬電池受力，測試不同壓力條件下的閉孔溫度和破膜溫度，隔膜透氣度值隨溫度同步變化。

技術領域

本發明屬于鋰電池隔膜測試技術領域，具體涉及一種基于壓力控制的鋰電池隔膜溫度測試裝置及測試方法。

背景技術

鋰電池主要由正負極、隔膜、電解質等部分組成。其中隔膜的主要作用是將正極和負極分開，阻止電子通過，從而避免發生短路，但是其微孔結構又允許離子通過，使電池可以形成回路進行充放電。

隨著動力電池市場的不斷擴大，對動力電池的安全性能提出了越來越高的要求。其中作為鋰電池的關鍵材料之一的隔膜，對鋰電池的安全性能起著重要作用。閉孔溫度和破膜溫度是隔膜的重要特征，是電池保障安全性的重要指標。

閉孔溫度是隔膜微孔閉合時的溫度。當電池在濫用條件下(如內部短路、過充、外部短路等)，會觸發產熱機制從而產生大量的熱，導致電池內部升溫，隔膜受熱而微孔收縮，當達到特定溫度(隔膜閉孔溫度)時，微孔完全閉合，切斷鋰離子的傳輸，阻止電池繼續放電，避免電池熱失控的發生。

破膜溫度是隔膜破裂時的溫度。如果電池內部升溫無法抑制，溫度持續上升時，當達到特定溫度(隔膜破膜溫度)時，隔膜破裂，結構破壞，產生大的孔結構，導致正負極直接接觸而短路，電池出現急劇放熱。隔膜破裂后，電池存在發生起火爆炸的危險。

目前測試隔膜閉孔溫度和破膜溫度的方法有電導率突變法、電阻突變法、壓力突變法等。

電阻突變法是模擬電池工作，在升溫的條件下測試電池的電阻，在溫度升高過程中，測定浸在電解液中隔膜兩側的電阻突變點。當電阻瞬間升高時所對應的溫度即是隔膜閉孔溫度，再次降低時即為破膜溫度。電阻突變的方法需將隔膜浸潤電解液，高溫會使電解液揮發、分解從而影響實驗結果。而且目前隨著各種涂層隔膜的技術發展，相應的破膜溫度越來越高，難以獲得對應的耐高溫電解液。

壓力法，雖然避免了電解液的使用，但需隔一定時間注入氣體，操作繁瑣。

現有技術不能模擬隔膜在電池中的受力情況，無法進行壓力條件下的測試。

發明內容

本發明為了解決背景技術中的問題，提供一種基于壓力控制的鋰電池隔膜溫度測試裝置及測試方法。

本發明的第一目的是提供一種基于壓力控制的鋰電池隔膜溫度測試裝置，至少包括：

裝樣裝置，所述裝樣裝置包括：夾持于隔膜樣品上下表面的上微孔板和下微孔板、疊放于于上微孔板上表面的上測試底板、置于下微孔板下表面的下測試底板；

用于對隔膜樣品進行加熱的加熱裝置，所述加熱裝置包括：能夠容納裝樣裝置的電加熱套、用于控制電加熱套工作狀態的加熱控制器；

用于對隔膜樣品進行受壓測試的透氣度裝置，所述透氣度裝置包括透氣度儀；所述透氣度儀通過連通管分別與上測試底板的上表面、下測試底板的下表面緊密接觸；

用于對隔膜樣品進行施壓和壓力檢測的壓力裝置，所述壓力裝置包括自上而下向上測試底板施加壓力的豎直運動機構、獲取上測試底板上表面受力信息的壓力傳感器。

優選地，所述豎直運動機構包括兩根豎直方向上固定桿、位于兩根固定桿之間的橫梁，所述橫梁的兩端通過滑動件與固定桿連接。