一种隔膜闭孔温度的测量装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于测量装置【技术领域】，特别涉及一种隔膜闭孔温度的测量装置及系统，所述隔膜闭孔温度的测量装置，包括用于放置隔膜的隔膜支撑板、导电棒和绝缘外壳，隔膜支撑板置于绝缘外壳内；导电棒包括第一导电棒体和第二导电棒体；第一导电棒体置于隔膜支撑板的上方且可向着隔膜移动；第二导电棒体的一端位于隔膜支撑板的下方，另一端依次穿过绝缘外壳和隔膜支撑板后与隔膜表面接触。所述系统，包括上述测量装置。相对于现有技术，本实用新型创造性地采用电阻法模拟夹具烘烤过程对隔膜孔隙的影响，从而测得隔膜的闭孔温度和熔融温度等参数，而且通过不同温度、不同压力条件下隔膜的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，填补了隔膜在热压条件下的闭孔温度、熔融温度等参数的测试空白，为产品的安全使用提供了保证。
【专利说明】一种隔膜闭孔温度的测量装置及系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测量装置【技术领域】，特别涉及一种隔膜闭孔温度的测量装置及系统。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由正极片、负极片、间隔设置于正极片和负极片之间的隔膜和电解液等组成。其中，隔膜作为锂离子电池内的重要组件，其主要作用是使正极片和负极片分隔开来，防止两电极接触而造成的短路，此外隔膜还具有使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。
[0003]锂离子电池所用隔膜要求具有足够的力学性能，包括较高的穿刺强度、较高的拉伸强度和较小的热收缩等，但厚度要尽可能小，同时要求具有一定的孔径和孔隙率，能够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且电子绝缘。同时，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。更重要的是隔膜要具有较好的热稳定性和自动关断保护性能以确保电池优异的安全性會K。
[0004]市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主的聚烯烃类隔膜，这类隔膜具有无数互通的微孔，孔径为0.01?10 μ m，生产中隔膜所受压力的大小会对其孔隙率产生较大的影响。若由于电池异常(如短路)等原因造成电池内部温度升高时，隔膜孔径会缩小，电阻会随之增大，当温度到达隔膜的闭孔温度Tm时，隔膜的微孔闭合，此现象称为Shut down (闭孔现象)。若温度继续升高至隔膜的Melt down (熔融)温度时，隔膜因熔化而使微孔消失。一旦电池温度进一步升高，达到某一温度时则会发生膜破裂，此时电极就会直接接触，相当于短路，这是非常危险的。隔膜的熔融温度与闭孔温度的差值是决定电池安全性能的决定性因素。
[0005]目前，锂离子电池隔膜产品提供商并没有提供隔膜产品的闭孔温度、熔融温度等关系到产品使用安全的关键参数，不同隔膜生产厂家在这个性能上也有较大差异。大部分生产厂家也缺乏针对这些参数的有效的测试标准，从而影响到锂离子电池安全使用范围的确定。
[0006]针对目前的实际状况，本实用新型的发明人提供了一种隔膜闭孔温度的测量装置，其能够测量受热压条件下隔膜电阻的变化，通过“电阻一温度”曲线来确定隔膜的闭孔温度等参数，通过不同温度、不同压力条件下隔膜的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，为产品的安全使用提供保证。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的之一在于:针对现有技术的不足，而提供一种隔膜闭孔温度的测量装置，其能够测量受热压条件下隔膜电阻的变化，通过“电阻一温度”曲线来确定隔膜的闭孔温度等参数，通过不同温度、不同压力条件下隔膜的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，为产品的安全使用提供保证。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型所采用如下技术方案:
[0009]一种隔膜闭孔温度的测量装置，包括用于放置浸有电解液的隔膜的隔膜支撑板、导电棒和绝缘外壳，所述隔膜支撑板置于所述绝缘外壳内；
[0010]所述导电棒包括第一导电棒体和第二导电棒体；
[0011]所述第一导电棒体设置于所述隔膜支撑板的上方且可向着隔膜移动；
[0012]所述第二导电棒体的一端位于所述隔膜支撑板的下方，另一端依次穿过所述绝缘外壳和所述隔膜支撑板后与隔膜表面接触。
[0013]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述绝缘外壳设置为聚四氟乙烯外壳、聚苯硫醚外壳或聚偏氟乙烯外壳。
[0014]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述第一导电棒体和所述第二导电棒体均设置为铜棒、铝棒或镍棒。
[0015]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述绝缘外壳包括底板、顶板和侧板，所述侧板的两端分别与所述底板和所述顶板连接。
[0016]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述顶板上设置有可供所述第一导电棒体通过的第一通孔，并且所述第一导电棒体通过绝缘螺帽与所述顶板固定连接，所述绝缘螺帽位于所述顶板的上方，所述第一导电棒体的外表面设置有与所述绝缘螺帽的内螺纹配合的外螺纹。
[0017]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述隔膜支撑板设置于所述底板上，并且所述底板和所述隔膜支撑板上分别设置有可供所述第二导电棒体穿过的第二通孔和第三通孔。
[0018]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量装置的一种改进，所述第一导电棒体的下末端设置有压力传感器。
[0019]使用时，先将隔膜裁切成合适的形状和大小，再将该隔膜浸泡到电解液中，取出后平铺于隔膜支撑板上，然后将第一导电棒体从顶板的第一通孔内插入，使第一导电棒体的底部与隔膜的上表面接触，然后用绝缘螺帽固定；并将第二导电棒体从底板和隔膜支撑板的第二通孔和第三通孔插入，使第二导电棒的顶部与隔膜的下表面接触。之后，再将第一导电棒体和第二导电棒体分别通过导线与交流阻抗测试仪连接，将隔膜支撑板与测温仪连接，即可得到电阻-温度曲线，从该曲线即可读出隔膜在热压条件下的闭孔温度和熔融温度等参数。
[0020]相对于现有技术，本实用新型创造性地采用电阻法模拟夹具烘烤过程(即热压过程)对隔膜孔隙的影响，从而测得隔膜的闭孔温度和熔融温度等参数，而且通过不同温度、不同压力条件下隔膜的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，填补了隔膜在热压条件下的闭孔温度、熔融温度等参数的测试空白，为产品的安全使用提供了保证。此外，本实用新型结构简单，操作简单方便，成本低廉，实用性强。
[0021]本实用新型的另一个目的在于提供一种隔膜闭孔温度的测量系统，包括测温仪、交流阻抗测试仪、控温箱和测量装置，所述测量装置为本实用新型所述的隔膜闭孔温度的测量装置，并且所述测量装置置于所述控温箱内，所述隔膜支撑板与所述测温仪连接，所述第一导电棒体的上端通过导线与所述交流阻抗测试仪连接，所述第二导电棒体的下端通过导线与所述交流阻抗测试仪连接。
[0022]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量系统的一种改进，所述控温箱为程序控温箱。
[0023]作为本实用新型隔膜闭孔温度的测量系统的一种改进，所述测温仪设置为热电偶温度计。
[0024]相对于现有技术，本实用新型的隔膜闭孔温度的测量系统可以测量受热压(夹具烘烤)条件下隔膜电阻的变化，通过“电阻一温度”曲线来确定隔膜的闭孔温度、熔融温度等参数，通过不同温度、不同压力条件下隔膜的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，为产品的安全使用提供保证。整个系统结构简单，操作简单方便，成本低廉，实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的实施例1的结构示意图。
[0026]图2为本实用新型的实施例2的结构示意图。
[0027]其中，1-隔膜，2-隔膜支撑板，3-导电棒，31-第一导电棒体，32-第二导电棒体，4-绝缘外壳，41-底板，42-顶板，43-侧板，5-绝缘螺帽，6-压力传感器，7-测温仪，8-交流阻抗测试仪，9-控温箱，10-测量装置，11-导线。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式并不限于此。
[0029]实施例1
[0030]如图1所示，本实施例提供的一种隔膜闭孔温度的测量装置，包括用于放置浸有电解液的隔膜I的隔膜支撑板2、导电棒3和绝缘外壳4，电解液用于实现电导通，隔膜支撑板2置于绝缘外壳4内；导电棒3包括第一导电棒体31和第二导电棒体32 ;第一导电棒体31设置于隔膜支撑板2的上方且可向着隔膜I移动；第二导电棒体32的一端位于隔膜支撑板2的下方，另一端依次穿过绝缘外壳4和隔膜支撑板2后与隔膜I的表面接触。当第一导电棒体31的下表面与隔膜I的上表面接触、第二导电棒体32的上表面与隔膜I的下表面接触时，由于隔膜I浸润有电解液，因此就可以形成一个导通回路，通过在第一导电棒体31和第二导电棒体32上引出导线，就可以测试隔膜I的电阻。
[0031]第一导电棒体31的下末端设置有压力传感器6，用于检测第一导电棒体31作用在隔膜I上的压力的大小，以调控压力至合适值。
[0032]绝缘外壳44设置为聚四氟乙烯外壳、聚苯硫醚外壳或聚偏氟乙烯外壳，这些材质的外壳具有耐高温、耐腐蚀等特性，可以防止电解液的腐蚀和渗漏。
[0033]第一导电棒体31和第二导电棒体32均设置为铜棒、铝棒或镍棒，这些材质的导电棒均具有较好的导电性能。
[0034]绝缘外壳4包括底板41、顶板42和侧板43，侧板43的两端分别与底板41和顶板42连接，即整个绝缘外壳4内部形成一个密闭的空间。由于电解液中含有的溶剂一般为有机溶剂，因此若将其暴露在空气中，容易导致安全隐患。
[0035]顶板上42设置有可供第一导电棒体31通过的第一通孔，并且第一导电棒体31通过绝缘螺帽5与顶板42固定连接，绝缘螺帽5位于顶板42的上方，第一导电棒体31的外表面设置有与绝缘螺帽5的内螺纹配合的外螺纹。螺纹连接固定第一导电棒体31的方法简单，易于实现，安装和拆卸都十分方便，而且也能实现牢固连接。
[0036]隔膜支撑板2设置于底板41上，并且底板41和隔膜支撑板2上分别设置有可供第二导电棒体32穿过的第二通孔和第三通孔，即第二导电棒体32固定在底板41和隔膜支撑板2上，其上端部与隔膜I的下表面接触。本实施例中，隔膜支撑板2为圆柱状，其直径应小于隔膜I的直径并确保隔膜I能够完全覆盖住隔膜支撑板2。隔膜支撑板2应当具有优异的导热性能，以将隔膜I的温度实时、快捷地传递到隔膜支撑板2上，使温度测量结果更加贴近隔膜I的真实温度。
[0037]使用时，先将隔膜I裁切成合适的形状和大小(如直径为45mm的圆形)，再将该隔膜I浸泡到电解液中3h后取出，悬空60s，然后将其小心地平铺于隔膜支撑板2上，并确保隔膜I完全覆盖住隔膜支撑板2的上表面，并使得第二导电棒体32的上部与隔膜I的下表面接触。其中，电解液的组分为:溶剂为碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合物，二者的体积比为1:1，溶质为LiPF6，且溶质的浓度为lmol/Lo
[0038]然后，插入第一导电棒体31，使其底端与隔膜I的上表面接触，然后通过绝缘螺帽5固定住第一导电棒体31，此外，可以通过外部加压装置调节第一导电棒体31对隔膜I的压力，压力传感器6则可以感应该压力并显示在外部加压装置上，从而可以测试不同压力情况下的隔膜的闭孔温度等参数。
[0039]实施例2
[0040]如图2所示，本实施例提供了一种隔膜闭孔温度的测量系统，包括测温仪7、交流阻抗测试仪8、控温箱9和测量装置10，测量装置10为实施例1的隔膜闭孔温度的测量装置，并且测量装置10置于控温箱9内，从而控温箱9可以对测量装置10进行加热；隔膜支撑板2与测温仪7连接，测温仪7可以测试隔膜支撑板2上的隔膜I的温度；第一导电棒体31的上端通过导线11与交流阻抗测试仪8连接，第二导电棒体32的下端通过导线11与交流阻抗测试仪8连接，从而形成一个导电通路。
[0041]其中，控温箱9为程序控温箱，这种控温箱可以方便地调节升温速率，以较好地模拟夹具烘烤过程，贴近生产，以建立温度-电阻曲线。
[0042]测温仪7设置为热电偶温度计，这种温度计反应灵敏，测温准确。
[0043]使用时，通过第二导电棒体32的下端将测量装置10固定在控温箱9的平台上，再使第一导电棒体31和第二导电棒体32分别通过导线11与交流阻抗测试仪8连接，先用交流阻抗测试仪8测试导电棒3两端的电阻值R，再将交流阻抗测试仪8和导电棒3的连接拆除。然后将隔膜I裁切成合适的形状和大小(如直径为45mm的圆形)，再将该隔膜I浸泡到电解液中3h后取出，悬空60s，然后将其小心地平铺于隔膜支撑板2上，并确保隔膜I完全覆盖住隔膜支撑板2的上表面，并使得第二导电棒体32的上部与隔膜I的下表面接触。其中，电解液的组分为:溶剂为碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合物，二者的体积比为1:1，溶质为LiPF6，且溶质的浓度为lmol/L。
[0044]然后，插入第一导电棒体31，使其底端与隔膜I的上表面接触，然后通过绝缘螺帽5固定住第一导电棒体31，通过外部加压装置调节第一导电棒体31对隔膜I的压力至实验值，压力传感器6则可以感应该压力并显示在外部加压装置上。
[0045]再使第一导电棒体31和第二导电棒体32分别通过导线与交流阻抗测试仪8连接，并使测温仪7与隔膜支撑板2连接，调节控温箱9的升温速率(如5-7°C /min)，每隔30s记录一次温度值和阻抗值，从而可以作出电阻-温度曲线，从该曲线上即可得到隔膜I在热压条件下的闭孔温度及熔融温度等参数。
[0046]本实用新型创造性地采用电阻法模拟夹具烘烤过程(即热压过程)对隔膜I的孔隙的影响，从而测得隔膜I的闭孔温度和熔融温度等参数，而且通过不同温度、不同压力条件下隔膜I的闭孔温度等参数对实际生产提供指导，填补了隔膜I在热压条件下的闭孔温度、熔融温度等参数的测试空白，为产品的安全使用提供了保证。此外，本实用新型结构简单，操作简单方便，成本低廉，实用性强。
[0047]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:包括用于放置浸有电解液的隔膜的隔膜支撑板、导电棒和绝缘外壳，所述隔膜支撑板置于所述绝缘外壳内； 所述导电棒包括第一导电棒体和第二导电棒体； 所述第一导电棒体设置于所述隔膜支撑板的上方且可向着隔膜移动； 所述第二导电棒体的一端位于所述隔膜支撑板的下方，另一端依次穿过所述绝缘外壳和所述隔膜支撑板后与隔膜表面接触。
2.根据权利要求1所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述绝缘外壳设置为聚四氟乙烯外壳、聚苯硫醚外壳或聚偏氟乙烯外壳。
3.根据权利要求1所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述第一导电棒体和所述第二导电棒体均设置为铜棒、铝棒或镍棒。
4.根据权利要求1或2所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述绝缘外壳包括底板、顶板和侧板，所述侧板的两端分别与所述底板和所述顶板连接。
5.根据权利要求4所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述顶板上设置有可供所述第一导电棒体通过的第一通孔，并且所述第一导电棒体通过绝缘螺帽与所述顶板固定连接，所述绝缘螺帽位于所述顶板的上方，所述第一导电棒体的外表面设置有与所述绝缘螺帽的内螺纹配合的外螺纹。
6.根据权利要求4所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述隔膜支撑板设置于所述底板上，并且所述底板和所述隔膜支撑板上分别设置有可供所述第二导电棒体穿过的第二通孔和第三通孔。
7.根据权利要求4所述的隔膜闭孔温度的测量装置，其特征在于:所述第一导电棒体的下末端设置有压力传感器。
8.一种隔膜闭孔温度的测量系统，其特征在于:包括测温仪、交流阻抗测试仪、控温箱和测量装置，所述测量装置为权利要求1至7任一项所述的隔膜闭孔温度的测量装置，并且所述测量装置置于所述控温箱内，所述隔膜支撑板与所述测温仪连接，所述第一导电棒体的上端通过导线与所述交流阻抗测试仪连接，所述第二导电棒体的下端通过导线与所述交流阻抗测试仪连接。
9.根据权利要求8所述的隔膜闭孔温度的测量系统，其特征在于:所述控温箱为程序控温箱。
10.根据权利要求8所述的隔膜闭孔温度的测量系统，其特征在于:所述测温仪设置为热电偶温度计。
【文档编号】G01K7/26GK204228291SQ201420744117
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】张驳, 邓耀明, 汪国红, 杜天柱, 李中延, 张新河, 屈德扬 申请人:东莞市迈科科技有限公司, 东莞市迈科新能源有限公司