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电池隔膜相关测试（一）

认证资质：
检测价格：电议
检测周期：7-15天
检测类型：标准检测
送样方式：不限

领域分类：能源-电池

检测项目：软包,绝热热失控,加热、过充热失控,针刺热失控,绝热温升,微观形貌,电解液浸润状态,电池内部析锂检测,导热系数

服务地点：全国

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详细信息

检测内容

电池隔膜

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,是用于隔开正负极极片的微孔膜，是具有纳米级微孔结构的高分子功能材料。

其主要功能是防止两极接触而发生短路同时使电解质离子通过。

其性能决定着电池的界面结构、内阻等, 直接影响着电池的容量、循环以及电池的安全性能。

隔膜作用

保证锂离子自由通过形成回路
阻止正负极接触起到电子绝缘作用
温过高时,闭孔效应阻止电流传导,保证安全性

隔膜种类

单层PE (聚乙烯)
单层PP (聚丙烯)
PP/PE/PP复合膜
复合陶瓷隔膜

锂电池隔膜材料多为多孔性聚烯烃，制备方法主要有湿法与干法两种，湿法也称为相分离法（TIPS），干法也叫熔融拉伸（MSCS），拉伸的目的在于提高隔膜的孔隙率和强度。不同工艺的对比详见下表：

隔离膜性能参数的表征

锂离子电池隔膜性能参数的表征主要可分为结构特性、力学性能和理化性质等几个方面。

1、隔膜的结构特性：

主要包括厚度、孔径及分布、孔隙率、透过性、微观形貌等参数

2、力学性能

拉伸强度、抗穿刺强度

3、理化性质

润湿性和润湿速度、化学稳定性、安全保护性能

4、热性能

热闭合温度、熔融破裂温度、热收缩率

5、电化学性能

线性伏安扫描测试(LSV)、电化学阻抗谱测试(EIS)、循环性能(CP)、离子电导率

锂电池隔膜的要求

具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；
有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；
由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；
对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；
具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；
空间稳定性和平整性好；
热稳定性和自动关断保护性能好。

动力电池对隔膜的要求更高，通常采用复合膜。

案例分享

本实验选用双向热拉伸强化的聚乙烯（PE）隔膜为测试对象

特点：在md/td方向均具有高的拉伸强度，厚度方向的穿刺强度和抗撕裂及抗微短路性能均优于干法单拉pp隔膜，膜更薄，多用于高能量密度的电池中。

1.1 电池隔膜形貌测试

测试设备：场扫描电子显微镜（SEM）

参考GB/T 16594-2008 微米级长度的扫描电镜测量方法通则

采用场扫描电子显微镜表征此PE膜的表面形貌，结果如图所示：

可以看出，采用湿法双向热拉伸强化的聚乙烯（PE）隔膜，微孔形状类似圆形的三维纤维状，孔径较小且分布均匀，微孔内部形成相互连通的弯曲通道，可以得到更高的孔隙率和更好的透气性。

1.2 电池隔膜孔径测试

作为锂离子电池隔膜材料，本身具有微孔结构，容许吸纳电解液；为了保证电池中一致的电极/电解液界面性质和均一的电流密度，微孔在整个隔膜材料中的分布应当均匀。孔径的大小与分布的均一性对电池性能有直接的影响：孔径太大，容易使正负极直接接触或易被锂枝晶刺穿而造成短路；孔径太小则会增大电阻。

测试设备：PMI孔径分析仪

测试标准：ASTMF316-03《StandardTestMethodsforPoreSizeCharacteristicsofMembraneFiltersbyBubblePointandMeanFlowPoreTest》

1.3 薄膜厚度测试

厚度是锂离子电池隔膜最基本的参数之一，通常和锂离子的透过性成反比、跟隔膜的力学性能成正比，故在满足机械强度的条件下应尽可能减小隔膜厚度以提升电池性能。

设备：基恩士非接触式测厚仪

测试标准:薄膜厚度测试的标准GB/T6672-2001《塑料薄膜与薄片厚度的测定机械测量法》

ASTMD374M-13《StandardTestMethodsforThicknessofSolidElectricalInsulation》

基恩士专为薄膜、晶圆、玻璃、涂布等行业超薄产品提供全新检测方案。

经过三次测试，此电池薄膜的厚度是38.2μm、38.3μm、38.2μm，平均值为38.2μm

1.4 电池隔膜孔隙率测试

孔隙率对膜的透过性和电解液的容纳量非常重要。可以定义为：孔的体积与隔膜所占体积的比值，即单位膜的体积中孔的体积百分率，它与原料树脂及制品的密度有关。较为常用的是有三种方法可以测试出孔隙率，一种是采用称重法，即测试出隔膜的体积，并通过隔膜材料的真实密度计算出隔膜中孔的体积即为孔隙率；另一种是压汞法测试。

测试设备：麦克 AutoPore V 9600

方法原理：压汞法

测试标准：GB／T21650．2-2008《压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第2部分：气体吸附法分析介孔和大孔》

经过三次测试，此电池薄膜的孔隙率是：

40.17%、40.19%、40.14%

1.5 电池隔膜透过性

透过性可用在一定时间和压力下通过隔膜气体的量的多少来，表征，主要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。其中孔曲折度对透过性影响最大，孔曲折度升高将使透过性呈平方级下降。

式中：T-孔的曲折度，Ls-气体或液体实际通过的路程长，d-隔膜的厚度。