一種隔膜閉孔溫度的測量裝置及系統的製作方法
2023-06-01 19:04:31 3
一種隔膜閉孔溫度的測量裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於測量裝置【技術領域】，特別涉及一種隔膜閉孔溫度的測量裝置及系統，所述隔膜閉孔溫度的測量裝置，包括用於放置隔膜的隔膜支撐板、導電棒和絕緣外殼，隔膜支撐板置於絕緣外殼內；導電棒包括第一導電棒體和第二導電棒體；第一導電棒體置於隔膜支撐板的上方且可向著隔膜移動；第二導電棒體的一端位於隔膜支撐板的下方，另一端依次穿過絕緣外殼和隔膜支撐板後與隔膜表面接觸。所述系統，包括上述測量裝置。相對於現有技術，本實用新型創造性地採用電阻法模擬夾具烘烤過程對隔膜孔隙的影響，從而測得隔膜的閉孔溫度和熔融溫度等參數，而且通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，填補了隔膜在熱壓條件下的閉孔溫度、熔融溫度等參數的測試空白，為產品的安全使用提供了保證。
【專利說明】一種隔膜閉孔溫度的測量裝置及系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於測量裝置【技術領域】，特別涉及一種隔膜閉孔溫度的測量裝置及系統。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池由正極片、負極片、間隔設置於正極片和負極片之間的隔膜和電解液等組成。其中，隔膜作為鋰離子電池內的重要組件，其主要作用是使正極片和負極片分隔開來，防止兩電極接觸而造成的短路，此外隔膜還具有使電解質離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結構和內阻等，直接影響電池的容量、循環性能以及安全性能等。性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。
[0003]鋰離子電池所用隔膜要求具有足夠的力學性能，包括較高的穿刺強度、較高的拉伸強度和較小的熱收縮等，但厚度要儘可能小，同時要求具有一定的孔徑和孔隙率，能夠保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性且電子絕緣。同時，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學和電化學穩定性，對電解液的浸潤性好並具有足夠的吸液保溼能力。更重要的是隔膜要具有較好的熱穩定性和自動關斷保護性能以確保電池優異的安全性會K。
[0004]市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)為主的聚烯烴類隔膜，這類隔膜具有無數互通的微孔，孔徑為0.01?10 μ m，生產中隔膜所受壓力的大小會對其孔隙率產生較大的影響。若由於電池異常(如短路)等原因造成電池內部溫度升高時，隔膜孔徑會縮小，電阻會隨之增大，當溫度到達隔膜的閉孔溫度Tm時，隔膜的微孔閉合，此現象稱為Shut down (閉孔現象)。若溫度繼續升高至隔膜的Melt down (熔融)溫度時，隔膜因熔化而使微孔消失。一旦電池溫度進一步升高，達到某一溫度時則會發生膜破裂，此時電極就會直接接觸，相當於短路，這是非常危險的。隔膜的熔融溫度與閉孔溫度的差值是決定電池安全性能的決定性因素。
[0005]目前，鋰離子電池隔膜產品提供商並沒有提供隔膜產品的閉孔溫度、熔融溫度等關係到產品使用安全的關鍵參數，不同隔膜生產廠家在這個性能上也有較大差異。大部分生產廠家也缺乏針對這些參數的有效的測試標準，從而影響到鋰離子電池安全使用範圍的確定。
[0006]針對目前的實際狀況，本實用新型的發明人提供了一種隔膜閉孔溫度的測量裝置，其能夠測量受熱壓條件下隔膜電阻的變化，通過「電阻一溫度」曲線來確定隔膜的閉孔溫度等參數，通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，為產品的安全使用提供保證。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的之一在於:針對現有技術的不足，而提供一種隔膜閉孔溫度的測量裝置，其能夠測量受熱壓條件下隔膜電阻的變化，通過「電阻一溫度」曲線來確定隔膜的閉孔溫度等參數，通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，為產品的安全使用提供保證。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型所採用如下技術方案:
[0009]一種隔膜閉孔溫度的測量裝置，包括用於放置浸有電解液的隔膜的隔膜支撐板、導電棒和絕緣外殼，所述隔膜支撐板置於所述絕緣外殼內；
[0010]所述導電棒包括第一導電棒體和第二導電棒體；
[0011]所述第一導電棒體設置於所述隔膜支撐板的上方且可向著隔膜移動；
[0012]所述第二導電棒體的一端位於所述隔膜支撐板的下方，另一端依次穿過所述絕緣外殼和所述隔膜支撐板後與隔膜表面接觸。
[0013]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述絕緣外殼設置為聚四氟乙烯外殼、聚苯硫醚外殼或聚偏氟乙烯外殼。
[0014]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述第一導電棒體和所述第二導電棒體均設置為銅棒、鋁棒或鎳棒。
[0015]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述絕緣外殼包括底板、頂板和側板，所述側板的兩端分別與所述底板和所述頂板連接。
[0016]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述頂板上設置有可供所述第一導電棒體通過的第一通孔，並且所述第一導電棒體通過絕緣螺帽與所述頂板固定連接，所述絕緣螺帽位於所述頂板的上方，所述第一導電棒體的外表面設置有與所述絕緣螺帽的內螺紋配合的外螺紋。
[0017]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述隔膜支撐板設置於所述底板上，並且所述底板和所述隔膜支撐板上分別設置有可供所述第二導電棒體穿過的第二通孔和第三通孔。
[0018]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量裝置的一種改進，所述第一導電棒體的下末端設置有壓力傳感器。
[0019]使用時，先將隔膜裁切成合適的形狀和大小，再將該隔膜浸泡到電解液中，取出後平鋪於隔膜支撐板上，然後將第一導電棒體從頂板的第一通孔內插入，使第一導電棒體的底部與隔膜的上表面接觸，然後用絕緣螺帽固定；並將第二導電棒體從底板和隔膜支撐板的第二通孔和第三通孔插入，使第二導電棒的頂部與隔膜的下表面接觸。之後，再將第一導電棒體和第二導電棒體分別通過導線與交流阻抗測試儀連接，將隔膜支撐板與測溫儀連接，即可得到電阻-溫度曲線，從該曲線即可讀出隔膜在熱壓條件下的閉孔溫度和熔融溫度等參數。
[0020]相對於現有技術，本實用新型創造性地採用電阻法模擬夾具烘烤過程(即熱壓過程)對隔膜孔隙的影響，從而測得隔膜的閉孔溫度和熔融溫度等參數，而且通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，填補了隔膜在熱壓條件下的閉孔溫度、熔融溫度等參數的測試空白，為產品的安全使用提供了保證。此外，本實用新型結構簡單，操作簡單方便，成本低廉，實用性強。
[0021]本實用新型的另一個目的在於提供一種隔膜閉孔溫度的測量系統，包括測溫儀、交流阻抗測試儀、控溫箱和測量裝置，所述測量裝置為本實用新型所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，並且所述測量裝置置於所述控溫箱內，所述隔膜支撐板與所述測溫儀連接，所述第一導電棒體的上端通過導線與所述交流阻抗測試儀連接，所述第二導電棒體的下端通過導線與所述交流阻抗測試儀連接。
[0022]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量系統的一種改進，所述控溫箱為程序控溫箱。
[0023]作為本實用新型隔膜閉孔溫度的測量系統的一種改進，所述測溫儀設置為熱電偶溫度計。
[0024]相對於現有技術，本實用新型的隔膜閉孔溫度的測量系統可以測量受熱壓(夾具烘烤)條件下隔膜電阻的變化，通過「電阻一溫度」曲線來確定隔膜的閉孔溫度、熔融溫度等參數，通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，為產品的安全使用提供保證。整個系統結構簡單，操作簡單方便，成本低廉，實用性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的實施例1的結構示意圖。
[0026]圖2為本實用新型的實施例2的結構示意圖。
[0027]其中，1-隔膜，2-隔膜支撐板，3-導電棒，31-第一導電棒體，32-第二導電棒體，4-絕緣外殼，41-底板，42-頂板，43-側板，5-絕緣螺帽，6-壓力傳感器，7-測溫儀，8-交流阻抗測試儀，9-控溫箱，10-測量裝置，11-導線。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例對本實用新型及其有益效果作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式並不限於此。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示，本實施例提供的一種隔膜閉孔溫度的測量裝置，包括用於放置浸有電解液的隔膜I的隔膜支撐板2、導電棒3和絕緣外殼4，電解液用於實現電導通，隔膜支撐板2置於絕緣外殼4內；導電棒3包括第一導電棒體31和第二導電棒體32 ;第一導電棒體31設置於隔膜支撐板2的上方且可向著隔膜I移動；第二導電棒體32的一端位於隔膜支撐板2的下方，另一端依次穿過絕緣外殼4和隔膜支撐板2後與隔膜I的表面接觸。當第一導電棒體31的下表面與隔膜I的上表面接觸、第二導電棒體32的上表面與隔膜I的下表面接觸時，由於隔膜I浸潤有電解液，因此就可以形成一個導通迴路，通過在第一導電棒體31和第二導電棒體32上引出導線，就可以測試隔膜I的電阻。
[0031]第一導電棒體31的下末端設置有壓力傳感器6，用於檢測第一導電棒體31作用在隔膜I上的壓力的大小，以調控壓力至合適值。
[0032]絕緣外殼44設置為聚四氟乙烯外殼、聚苯硫醚外殼或聚偏氟乙烯外殼，這些材質的外殼具有耐高溫、耐腐蝕等特性，可以防止電解液的腐蝕和滲漏。
[0033]第一導電棒體31和第二導電棒體32均設置為銅棒、鋁棒或鎳棒，這些材質的導電棒均具有較好的導電性能。
[0034]絕緣外殼4包括底板41、頂板42和側板43，側板43的兩端分別與底板41和頂板42連接，即整個絕緣外殼4內部形成一個密閉的空間。由於電解液中含有的溶劑一般為有機溶劑，因此若將其暴露在空氣中，容易導致安全隱患。
[0035]頂板上42設置有可供第一導電棒體31通過的第一通孔，並且第一導電棒體31通過絕緣螺帽5與頂板42固定連接，絕緣螺帽5位於頂板42的上方，第一導電棒體31的外表面設置有與絕緣螺帽5的內螺紋配合的外螺紋。螺紋連接固定第一導電棒體31的方法簡單，易於實現，安裝和拆卸都十分方便，而且也能實現牢固連接。
[0036]隔膜支撐板2設置於底板41上，並且底板41和隔膜支撐板2上分別設置有可供第二導電棒體32穿過的第二通孔和第三通孔，即第二導電棒體32固定在底板41和隔膜支撐板2上，其上端部與隔膜I的下表面接觸。本實施例中，隔膜支撐板2為圓柱狀，其直徑應小於隔膜I的直徑並確保隔膜I能夠完全覆蓋住隔膜支撐板2。隔膜支撐板2應當具有優異的導熱性能，以將隔膜I的溫度實時、快捷地傳遞到隔膜支撐板2上，使溫度測量結果更加貼近隔膜I的真實溫度。
[0037]使用時，先將隔膜I裁切成合適的形狀和大小(如直徑為45mm的圓形)，再將該隔膜I浸泡到電解液中3h後取出，懸空60s，然後將其小心地平鋪於隔膜支撐板2上，並確保隔膜I完全覆蓋住隔膜支撐板2的上表面，並使得第二導電棒體32的上部與隔膜I的下表面接觸。其中，電解液的組分為:溶劑為碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合物，二者的體積比為1:1，溶質為LiPF6，且溶質的濃度為lmol/Lo
[0038]然後，插入第一導電棒體31，使其底端與隔膜I的上表面接觸，然後通過絕緣螺帽5固定住第一導電棒體31，此外，可以通過外部加壓裝置調節第一導電棒體31對隔膜I的壓力，壓力傳感器6則可以感應該壓力並顯示在外部加壓裝置上，從而可以測試不同壓力情況下的隔膜的閉孔溫度等參數。
[0039]實施例2
[0040]如圖2所示，本實施例提供了一種隔膜閉孔溫度的測量系統，包括測溫儀7、交流阻抗測試儀8、控溫箱9和測量裝置10，測量裝置10為實施例1的隔膜閉孔溫度的測量裝置，並且測量裝置10置於控溫箱9內，從而控溫箱9可以對測量裝置10進行加熱；隔膜支撐板2與測溫儀7連接，測溫儀7可以測試隔膜支撐板2上的隔膜I的溫度；第一導電棒體31的上端通過導線11與交流阻抗測試儀8連接，第二導電棒體32的下端通過導線11與交流阻抗測試儀8連接，從而形成一個導電通路。
[0041]其中，控溫箱9為程序控溫箱，這種控溫箱可以方便地調節升溫速率，以較好地模擬夾具烘烤過程，貼近生產，以建立溫度-電阻曲線。
[0042]測溫儀7設置為熱電偶溫度計，這種溫度計反應靈敏，測溫準確。
[0043]使用時，通過第二導電棒體32的下端將測量裝置10固定在控溫箱9的平臺上，再使第一導電棒體31和第二導電棒體32分別通過導線11與交流阻抗測試儀8連接，先用交流阻抗測試儀8測試導電棒3兩端的電阻值R，再將交流阻抗測試儀8和導電棒3的連接拆除。然後將隔膜I裁切成合適的形狀和大小(如直徑為45mm的圓形)，再將該隔膜I浸泡到電解液中3h後取出，懸空60s，然後將其小心地平鋪於隔膜支撐板2上，並確保隔膜I完全覆蓋住隔膜支撐板2的上表面，並使得第二導電棒體32的上部與隔膜I的下表面接觸。其中，電解液的組分為:溶劑為碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合物，二者的體積比為1:1，溶質為LiPF6，且溶質的濃度為lmol/L。
[0044]然後，插入第一導電棒體31，使其底端與隔膜I的上表面接觸，然後通過絕緣螺帽5固定住第一導電棒體31，通過外部加壓裝置調節第一導電棒體31對隔膜I的壓力至實驗值，壓力傳感器6則可以感應該壓力並顯示在外部加壓裝置上。
[0045]再使第一導電棒體31和第二導電棒體32分別通過導線與交流阻抗測試儀8連接，並使測溫儀7與隔膜支撐板2連接，調節控溫箱9的升溫速率(如5-7°C /min)，每隔30s記錄一次溫度值和阻抗值，從而可以作出電阻-溫度曲線，從該曲線上即可得到隔膜I在熱壓條件下的閉孔溫度及熔融溫度等參數。
[0046]本實用新型創造性地採用電阻法模擬夾具烘烤過程(即熱壓過程)對隔膜I的孔隙的影響，從而測得隔膜I的閉孔溫度和熔融溫度等參數，而且通過不同溫度、不同壓力條件下隔膜I的閉孔溫度等參數對實際生產提供指導，填補了隔膜I在熱壓條件下的閉孔溫度、熔融溫度等參數的測試空白，為產品的安全使用提供了保證。此外，本實用新型結構簡單，操作簡單方便，成本低廉，實用性強。
[0047]根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。
【權利要求】
1.一種隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:包括用於放置浸有電解液的隔膜的隔膜支撐板、導電棒和絕緣外殼，所述隔膜支撐板置於所述絕緣外殼內； 所述導電棒包括第一導電棒體和第二導電棒體； 所述第一導電棒體設置於所述隔膜支撐板的上方且可向著隔膜移動； 所述第二導電棒體的一端位於所述隔膜支撐板的下方，另一端依次穿過所述絕緣外殼和所述隔膜支撐板後與隔膜表面接觸。
2.根據權利要求1所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述絕緣外殼設置為聚四氟乙烯外殼、聚苯硫醚外殼或聚偏氟乙烯外殼。
3.根據權利要求1所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述第一導電棒體和所述第二導電棒體均設置為銅棒、鋁棒或鎳棒。
4.根據權利要求1或2所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述絕緣外殼包括底板、頂板和側板，所述側板的兩端分別與所述底板和所述頂板連接。
5.根據權利要求4所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述頂板上設置有可供所述第一導電棒體通過的第一通孔，並且所述第一導電棒體通過絕緣螺帽與所述頂板固定連接，所述絕緣螺帽位於所述頂板的上方，所述第一導電棒體的外表面設置有與所述絕緣螺帽的內螺紋配合的外螺紋。
6.根據權利要求4所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述隔膜支撐板設置於所述底板上，並且所述底板和所述隔膜支撐板上分別設置有可供所述第二導電棒體穿過的第二通孔和第三通孔。
7.根據權利要求4所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，其特徵在於:所述第一導電棒體的下末端設置有壓力傳感器。
8.一種隔膜閉孔溫度的測量系統，其特徵在於:包括測溫儀、交流阻抗測試儀、控溫箱和測量裝置，所述測量裝置為權利要求1至7任一項所述的隔膜閉孔溫度的測量裝置，並且所述測量裝置置於所述控溫箱內，所述隔膜支撐板與所述測溫儀連接，所述第一導電棒體的上端通過導線與所述交流阻抗測試儀連接，所述第二導電棒體的下端通過導線與所述交流阻抗測試儀連接。
9.根據權利要求8所述的隔膜閉孔溫度的測量系統，其特徵在於:所述控溫箱為程序控溫箱。
10.根據權利要求8所述的隔膜閉孔溫度的測量系統，其特徵在於:所述測溫儀設置為熱電偶溫度計。
【文檔編號】G01K7/26GK204228291SQ201420744117
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】張駁, 鄧耀明, 汪國紅, 杜天柱, 李中延, 張新河, 屈德揚 申請人:東莞市邁科科技有限公司, 東莞市邁科新能源有限公司