鋰電隔膜技術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

　　鋰電隔膜技術測試原理和檢測方法有哪些？目前國內幾乎所有的鋰電池隔膜測厚設備都只具備了檢測功能，很少能做到隔膜厚度的閉環控制。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。

　　鋰電池隔膜技術現狀

　　鋰電池隔膜技術就是目前我國動力電池業的一個痛點。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了國產化，而隔膜起步較晚，國內企業技術成熟度不高。雖然近幾年我國鋰電池隔膜國產化率在不斷提升，但占據的主要是低端3C類電池隔膜市場，高端隔膜國產化率仍然很低，高端3C類電池以及動力電池用隔膜依然大量依賴進口。

　　據悉，隔膜是目前鋰電材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的15％，其技術難點在于造孔的工程技術、基體材料，以及制造設備。國內鋰電隔膜目前普遍存在的問題是一致性不高，主要表現在不規律的缺陷，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PP隔膜在孔隙率和孔徑分布方面與國外產品比較接近；雙向分步拉伸的PE隔膜孔隙率通常與國外產品相比較低，孔徑分布情況也不理想。

　　在濕法隔膜領域，國內隔膜企業受限于工藝、技術等多方面因素，產品水平還較低，生產設備大量依賴進口。和芯片一樣，高端隔膜技術具有相當高的門檻，不僅要投入巨額的資金，還需要有強大的研發和生產團隊、純熟的工藝技術和高水平的生產線，并且非短時間能夠突破。

　　鋰電隔膜技術測試原理

　　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一般采用精密測厚儀進行測量。

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

　　鋰電隔膜技術檢測方法有哪些？

　　1.厚度

　　鋰電池隔膜厚度在線控制技術主要有兩個，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。所謂的MD控制和CD控制就是指通過控制上料螺桿轉速或牽引速度來進行MD方向的厚度閉環控制；以及通過掃描架進行數據測量，最終實現CD方向的數據閉環控制。

　　2.彎曲度

　　有些企業也叫拱形度，指鋰電池隔膜分切后產生的弧形，弧形明顯時會造成疊片不齊，卷繞時產生渦狀，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量差計算出隔膜被液體占據的空隙體積，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，但需要說明的是壓汞儀測量出來的結果包含通孔和非通孔，而且干法鋰電隔膜在汞浸入是會產生應力破壞隔膜的微孔結構，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。

　　6.浸潤性

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

　　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、內阻、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，隨著技術的發展，陶瓷隔膜已經的到了廣泛的應用，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中。

　　近年來，鋰電池發展速度較快，其社會對其安全性問題的關注日益增加，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。