本发明属于膜材料和新能源技术领域，特别是涉及一种多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法。
背景技术：
多孔薄膜是新能源行业特别是包括锂离子电池在内的电化学装置常见的隔绝材料，其多孔结构可以起到离子导通的作用，而薄膜整体又可以起到良好的绝缘效果，将电化学装置的正负极隔开，防止短路。特别是多孔薄膜的高温闭孔机制可以及时切断电池中的离子传导，防止电池进一步热失控引起的起火爆炸等问题。所以可能引发多孔薄膜闭孔的温度点是多少成为至关重要的问题。
被业内研究者熟知的测试多孔薄膜闭孔温度的方法是在温度升高的过程中测试多孔薄膜的内阻，并以内阻对温度作图，内阻曲线的最大值所对应的起始温度即为该多孔薄膜的闭孔温度。该方法在理论上得到大多数人的认可，但实际操作起来细节很难控制，导致测试结果不理想，甚至有时根本无法得到理论的内阻数据且无法取点。例如，采用直接将浸润了电解液的多孔隔膜夹在导电板之间测试其升温过程中内阻变化，由于导电金属板的边缘很难控制到零毛刺，而毛刺在测试过程中会刺穿多孔薄膜导致测试结果不准；采用将多孔薄膜先做到电池里面在测试其温升过程的内阻变化，但是电池制作的一致性难以控制，也是影响多孔薄膜闭孔温度测试准确性和一致性的问题，而且电池制作复杂，耗时较长，温度升高100度以上还容易发生故障甚至裂开。而且由于内阻测试常常伴随电解液的使用，测试过程容易导致电解液污染设备及环境。
针对以上问题，有必要研究一种操作方便、测试准确的快速测试多孔薄膜闭孔温度的方法。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法，用于解决现有技术中多孔薄膜闭孔温度的测试过程操作细节难以控制以及测试结果不准确等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法，所述测试计算方法至少包括：
提供待测的多孔薄膜，将所述多孔薄膜置于升温环境中，测试升温过程中所述多孔薄膜的长度；
将所述长度对温度求一阶导数，再以所述一阶导数为纵轴、所述温度为横轴绘制曲线，所述曲线中沿所述横轴方向出现的第一个峰所对应的温度值为所述多孔薄膜的闭孔温度。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述多孔薄膜的表面为平整的平面，测试升温过程中，所述平面与水平面之间的夹角介于0°～180°之间。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，测试升温过程中，在所述多孔薄膜上施加外力，所述外力与所述多孔薄膜表面之间的夹角介于0～180°之间。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述外力包括沿所述多孔薄膜的长度方向施加拉力和沿垂直于所述多孔薄膜表面方向施加压力的一种。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述外力的大小介于0n～2n之间。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述多孔薄膜测试过程中的温度范围介于0℃～600℃之间。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述多孔薄膜测试中的升温速度介于1℃/min～60℃/min之间。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述曲线呈连续状。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述曲线包含至少一个峰。
作为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的一种优化的方案，所述第一个峰为向上的峰或者向下的峰。
如上所述，本发明的多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法，包括：首先提供多孔薄膜，将所述多孔薄膜置于温度升高的环境中，测试升温过程中所述多孔薄膜的长度；然后将所述长度对温度求一阶导数，再以所述一阶导数为纵轴、所述温度为横轴绘制曲线，所述曲线中沿所述横轴方向出现的第一个峰所对应的温度值为所述多孔薄膜的闭孔温度。利用本发明的测试计算方法可以成功获得多孔薄膜的闭孔温度，而且该方法简单、速度快、结果精确、对环境友好。
附图说明
图1为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法的流程示意图。
图2为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法所获得的第一个峰为向上的峰的曲线图。
图3为本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法所获得的第一个峰为向下的峰的曲线图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如图1所示，本发明提供一种多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法，所述测试计算方法至少包括测试和计算两个过程：
s1，提供待测的多孔薄膜，将所述多孔薄膜置于升温环境中，测试升温过程中所述多孔薄膜的长度；
s2，将所述长度对温度求一阶导数，再以所述一阶导数为纵轴、所述温度为横轴绘制曲线，所述曲线中沿所述横轴方向出现的第一个峰所对应的温度值为所述多孔薄膜的闭孔温度。
作为示例，所述多孔薄膜的表面为平整的平面，测试升温过程中，所述平面与水平面之间的夹角介于0°～180°之间。优选地，所述平面与水平面之间的夹角为0°或者90°，即所述多孔薄膜可以采取水平放置或者垂直放置的方式。
作为示例，测试升温过程中，可以同时在所述多孔薄膜上施加一定的外力，所述外力与所述多孔薄膜表面之间的夹角介于0～180°之间。作为优选的方案，所述外力可以选择沿所述多孔薄膜的长度方向施加拉力或者沿垂直于所述多孔薄膜表面方向施加压力。
作为更优的方案，所述外力介于0n～2n之间，例如，可以0.1n、0.5n、0.8n、1n、1.5n、1.8n、2n等等。所施加的外力既可以使薄膜在升温过程中始终保持在同一平面上，便于薄膜长度值的测量，而且所施加的外力不超过2n，较小的力又不会影响所述多孔薄膜随温度产生的长度的变化。
作为示例，所述多孔薄膜测试过程中的温度范围介于0℃～600℃之间，优选50℃～180℃之间
作为示例，所述多孔薄膜测试过程中的升温速度介于1min～60℃/min之间，优选3min～10℃/min之间。
所述计算过程，具体是先通过测试获得的长度绘制长度-温度曲线，求得曲线上温度值对应的一阶导数，再以所述一阶导数为纵轴、所述温度为横轴绘制曲线，其中，以所述一阶导数为纵轴、所述温度为横轴绘制的曲线是一条连续的曲线，该曲线可以至少包含一个峰，沿温度从小到大的方向出现的第一个峰所对应的温度即为所测多孔薄膜的闭孔温度。根据多孔薄膜的不同反应机理，该曲线上的峰可以是向上的峰也可以是向下的峰，当所测多孔薄膜随温度升高首先出现伸长现象时，所测薄膜长度对温度的一阶导数随温度变化曲线会在闭孔温度出现第一个向上的峰；当所测多孔薄膜随温度升高快速出现收缩时，所测薄膜长度对温度的一阶导数随温度变化曲线会在闭孔温度出现第一个向下的峰。
曲线对应的两种情况示意图分别如图1和图2，两示意图仅为可能出现的两种情况，不是所有情况。
图1中第一个峰是向上的峰，箭头所指的峰值所对应的温度即为所测多孔薄膜的闭孔温度
图2中第一个峰是向下的峰，箭头所指的峰值所对应的温度即为所测多孔薄膜的闭孔温度。
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合对比例(现有技术)和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
对比例1
本对比例采用将多孔薄膜浸润电解液后置于上下金属夹板中并在升温过程中测试内阻，升温速度为5℃/min，测试温度范围为50℃～200℃，以内阻对温度作图，在内阻达到最大值的温度起始点即为多孔薄膜的闭孔温度，重复试验5次。
对比例2
本对比例采用将多孔薄膜先组装到cr2016型号的扣式电池中，然后测试扣式电池在升温过程中的内阻变化，升温速度为5℃/min，测试温度范围为50℃～200℃，以内阻对温度作图，当内阻达到最大值的温度起始点即为所测多孔薄膜的闭孔温度。重复试验5次。
实施例1
本实施例采用将多孔薄膜在升温过程中测试长度，多孔薄膜采取水平放置的方式，且薄膜两端被施加了0.02n的拉力，升温速度是5℃/min，温度范围是50～200℃，用长度对温度求一阶导数，以一阶导数为纵轴，温度为横轴进行作图，在温度从小到大的过程中曲线出现的第一个向上的峰值所对应的温度即为闭孔温度。重复实验5次。
实施例2
本实施例采用将多孔薄膜在升温过程中测试长度，多孔薄膜采取水平放置的方式，且垂直于薄膜的方向对薄膜施加了0.02n的压力，升温速度是5℃/min，温度范围是50～200℃，用长度对温度求一阶导数，以一阶导数为纵轴，温度为横轴进行作图，在温度从小到大的过程中曲线出现的第一个向上的峰值所对应的温度即为闭孔温度。重复实验5次。
实施例3
本实施例采用将多孔薄膜在升温过程中测试长度，多孔薄膜采取垂直放置的方式，且薄膜两端被施加了0.02n的拉力，升温速度是5℃/min，温度范围是50～200℃，用长度对温度求一阶导数，以一阶导数为纵轴，温度为横轴进行作图，在温度从小到大的过程中曲线出现的第一个向上的峰值所对应的温度即为闭孔温度。重复实验5次。
实施例4
本实施例采用将多孔薄膜在升温过程中测试长度，多孔薄膜采取垂直放置的方式，且薄膜两端被施加了0.02n的拉力，升温速度是10℃/min，温度范围是50～180℃，用长度对温度求一阶导数，以一阶导数为纵轴，温度为横轴进行作图，在温度从小到大的过程中曲线出现的第一个向上的峰值所对应的温度即为闭孔温度。重复实验5次。
实施例5
本实施例采用将多孔薄膜在升温过程中测试长度，多孔薄膜采取垂直放置的方式，且薄膜两端被施加了0.02n的拉力，升温速度是5℃/min，温度范围是50～200℃，用长度对温度求一阶导数，以一阶导数为纵轴，温度为横轴进行作图，在温度从小到大的过程中曲线出现的第一个向下的峰值所对应的温度即为闭孔温度。重复实验5次。
测试结果
对实施例1-5和对比例1-2的测试结果进行评价。
1)测试成功率：记录5次测试可以得到闭孔温度数据的次数为n，成功率记为n/5。
2)测试误差：5次试验结果的测试误差＝(最大值-最小值)/平均值*100％。
3)测试过程对环境污染情况：测试过程是否有电解液溶剂挥发、是否有电解液污染测试设备。
对比例1-2和实施例1-5的测试评价结果如下表1所示。
表1
通过表1可以看出：
对比例1和对比例2均采用测试升温过程中内阻的方法进行多孔薄膜闭孔温度的测试，其中对比例1采用将浸润好电解液的多孔薄膜夹在上下导电板之间测试升温过程的内阻变化，由于导电板边缘的毛刺容易将多孔薄膜刺穿或划伤从而影响多孔薄膜的孔结构，导致测试失败，无法看到内阻显著增大的曲线，所以测试成功率只有2/5，而且两次测试的测试误差较大，达到37％，当温度升高到70℃以上时电解液容易挥发严重，而且温度越高挥发越厉害；对比例2采用将多孔薄膜制作到扣式电池中，在温度升高的过程中，扣式电池内部电解液溶剂气化，而且随着温度升高气体体积不断膨胀，在超过100℃时，扣电壳内部气体膨胀将扣电壳撑开，导致测试失败。因此，对比例2的测试成功率只有1/5,当扣电壳体破裂后，内部电解液瞬间溅出，污染设备，扩散出的挥发气体污染环境。
实施例1-5采用的是本发明多孔薄膜闭孔温度的测试计算方法，其中，实施例1和实施例2分别采用对水平放置的多孔薄膜施加拉力和压力的方式，实施例3采用对垂直放置的多孔薄膜施加拉力的方式，测试成功率均为5/5，而且测试误差小于1％，且由于无有机溶剂等引入，不会发生环境污染和设备污染问题。实施例4将升温速度提高到10℃/min,对测试结果无影响，而且会缩短测试时间。实施例5的曲线结果是出现第一个向下的峰，测试成功率、测试误差均没有变差。实施例1-5不仅可以成功测试出多孔薄膜的闭孔温度，而且测试方法简单，速度快，结果精确，对环境友好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。