鋰電隔膜技術(shù)測試原理和檢測方法有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-04-17 10:03  瀏覽量：次

　　鋰電隔膜技術(shù)測試原理和檢測方法有哪些？目前國內(nèi)幾乎所有的鋰電池隔膜測厚設(shè)備都只具備了檢測功能，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試原理和方法入手，對鋰離子電池的隔膜進行一個深入淺出的認識。

　　鋰電池隔膜技術(shù)現(xiàn)狀

　　鋰電池隔膜技術(shù)就是目前我國動力電池業(yè)的一個痛點。在鋰離子電池材料中，正負極材料和電解液目前基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，而隔膜起步較晚，國內(nèi)企業(yè)技術(shù)成熟度不高。雖然近幾年我國鋰電池隔膜國產(chǎn)化率在不斷提升，但占據(jù)的主要是低端3C類電池隔膜市場，高端隔膜國產(chǎn)化率仍然很低，高端3C類電池以及動力電池用隔膜依然大量依賴進口。

　　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)難點在于造孔的工程技術(shù)、基體材料，以及制造設(shè)備。國內(nèi)鋰電隔膜目前普遍存在的問題是一致性不高，主要表現(xiàn)在不規(guī)律的缺陷，孔隙率不達標，厚度、孔隙分布以及孔徑分布不均等方面。單向拉伸的國產(chǎn)PP隔膜在孔隙率和孔徑分布方面與國外產(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)備大量依賴進口。和芯片一樣，高端隔膜技術(shù)具有相當高的門檻，不僅要投入巨額的資金，還需要有強大的研發(fā)和生產(chǎn)團隊、純熟的工藝技術(shù)和高水平的生產(chǎn)線，并且非短時間能夠突破。

　　鋰電隔膜技術(shù)測試原理

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

　　隨著鋰電能量密度的提高，電池的隔膜也越來越薄，測量的精度也要求越來越高，一般企業(yè)測量用千分尺，也有“GB/T6672-2001塑料薄膜和薄片厚度測定_機械測量法”這一個標準測量法，國際上也有相應(yīng)的標準進行測量，但這些標準均不是對隔膜所制定的，所以存在測試范圍寬，精度低等問題，所以要求準確的企業(yè)一般采用精密測厚儀進行測量。

　　但由于隔膜材質(zhì)軟，測量時候的壓力過大會導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)不準確，所以也有企業(yè)用非接觸式的測厚儀進行測量，但是隔膜具有多孔結(jié)構(gòu)，采用非接觸的測量時也會導(dǎo)致厚度測量不一致的問題，所以在實際測量過程需要根據(jù)隔膜的種類選擇不同的測試的方法。

　　鋰電隔膜技術(shù)檢測方法有哪些？

　　1.厚度

　　鋰電池隔膜厚度在線控制技術(shù)主要有兩個，一個是MD(縱向)控制和CD(橫向)控制；另一個是隔膜在線機器視覺檢測技術(shù)。所謂的MD控制和CD控制就是指通過控制上料螺桿轉(zhuǎn)速或牽引速度來進行MD方向的厚度閉環(huán)控制；以及通過掃描架進行數(shù)據(jù)測量，最終實現(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，弧形明顯時會造成疊片不齊，卷繞時產(chǎn)生渦狀，造成極片外露進而短路。測試方法為將隔膜條平鋪于桌面上，與鋼板尺邊緣進行平行度的對比，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隔膜所需要的時間，也稱作Gurley值，其大小對鋰電池的性能具有一定的影響，一般采用ASTM測試法。

　　4.孔隙率

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

　　5.孔徑分布

　　也可采用壓汞儀進行測量，采用壓汞法即測量汞壓入孔所施壓力計算出孔徑參數(shù)，但需要說明的是壓汞儀測量出來的結(jié)果包含通孔和非通孔，而且干法鋰電隔膜在汞浸入是會產(chǎn)生應(yīng)力破壞隔膜的微孔結(jié)構(gòu)，所以實際測試時也會采用毛細管流動分析儀進行測量，采用惰性氣體沖破已潤濕的隔膜，測量氣體流出的壓力值，通過計算得到孔徑參數(shù)。

　　6.浸潤性

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

　　7.電性能

　　將鋰電隔膜和正負極、電解液組裝到一起進行倍率、高低溫、存儲、循環(huán)、內(nèi)阻、安全等測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，但測試的項目還是比較多的，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，更多高安全性、高機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，鋰電池發(fā)展速度較快，其社會對其安全性問題的關(guān)注日益增加，因此，在確保鋰電池電性能的同時，更要重視鋰電池隔膜的安全性能測試。