锂离子电池隔膜的检测方法及检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明揭露一种锂离子电池隔膜的检测方法及检测装置。该方法包含提供包含透气率仪、底座、压辊以及压辊轴支撑架的检测装置，底座具有放置平面，压辊轴支撑架枢接于底座，压辊设置于压辊轴支撑架上；利用透气率仪量测待测隔膜的第一透气率值；将待测隔膜放置于放置平面上；将压辊压于待测隔膜上，并驱动压辊相对压辊轴支撑架沿第一方向滚动移动以碾压待测隔膜；利用透气率仪量测被碾压后的待测隔膜的第二透气率值，若第二透气率值与第一透气率值的绝对差值在预设范围内，则为合格。本发明可有效鉴别隔膜的抗压能力，以评价隔膜于电池中的受力或加压状况下离子传导率的变化，可在电池组装时为相关制程条件设定提供有效参考。
【专利说明】
锂离子电池隔膜的检测方法及检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种锂离子电池隔膜的检测方法及检测装置，尤其涉及一种可鉴别隔 膜抗压能力的检测方法及检测装置。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池一般包含正极、负极、电解液及隔膜四大部分，其中隔膜置于两极之 间，以提供正、负极绝缘及离子导通的功能。虽然隔膜未直接参与电化学反应，但其结构设 计及产品特性却大大影响了电池效能的展现。
[0003] 隔膜为多孔性结构，藉由其上的孔隙让电解液能浸润其中。使用时隔膜上的孔隙 让电解液能浸润其中。电化学反应发生时，离子可经由孔隙进行传递，较高的孔隙率和孔洞 直通性(或气体穿透度)能够提供较低的内部阻抗及较佳的离子传导率，因此隔膜的孔隙率 和孔洞直通性是评量隔膜特性的重要指标之一。此外，隔膜还需要具有一定的机械强度，抗 张强度(或称拉力强度)和穿刺强度是两个重要的机械特性指标。抗张强度是指隔膜承受电 池制作卷绕制程中的张力能力，穿刺强度是指隔膜抵抗正、负极材料或析出物刺穿的能力。 电池于注液及充放电过程中的温升及离子嵌入，正、负极皆会产生膨胀现象，于电池固定体 积的限制下，正、负极片的膨胀相对会造成隔膜体积的压缩，亦即于隔膜厚度方向产生压缩 力量。当压缩力量施加于隔膜上造成隔膜形变时，隔膜的孔洞直通率会下降，进而增加其内 部离子流动的阻碍。当压缩力量大于隔膜的永久形变强度时，隔膜的孔洞结构将受到破坏， 孔径曲折度也会大幅升高，从而降低电池的充放电性能。
[0004] 现有技术中，大多是以传统塑料膜的检测方法对隔膜特性进行评价。但不论是孔 隙率、气体穿透度、抗张强度或是穿刺强度皆是以单一指标来评价隔膜特性，无法体现隔膜 的结构特性于电池中或是电化学反应中的实际特性情况。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于利用压辊对待测隔膜进行碾压，同时利用透气率仪量测碾压前 后待测隔膜的透气率值的变化，有效鉴别隔膜的抗压能力，为电池组装时的相关制程条件 设定提供有效参考。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提出一种锂离子电池隔膜的检测方法，该方法包含:步 骤A:提供检测装置，该检测装置包括透气率仪、底座、压辊以及压辊轴支撑架，该底座具有 放置平面，该压辊轴支撑架枢接于该底座，该压辊设置于该压辊轴支撑架上;步骤B:利用该 透气率仪量测待测隔膜的第一透气率值;步骤C:将该待测隔膜放置于该放置平面上;步骤 D:将该压辊压于该待测隔膜上，并驱动该压辊相对该压辊轴支撑架沿第一方向滚动移动以 碾压该待测隔膜;步骤E:利用该透气率仪量测被碾压后的该待测隔膜的第二透气率值，若 该第二透气率值与该第一透气率值的绝对差值在预设范围内，则该待测隔膜为合格。
[0007] 作为可选的技术方案，该步骤C还包括转动抬起该压辊轴支撑架，以放置该待测隔 膜。
[0008] 作为可选的技术方案，该检测装置还包括垫片，该步骤B还包括将该垫片置于该放 置平面，将该待测隔膜置于该垫片上，以使得该压辊压于该待测隔膜上时，该压辊轴支撑架 保持水平。
[0009] 作为可选的技术方案，该步骤D还包括:于该压辊滚动移动时，施加第一作用力至 该压辊轴支撑架上。
[0010] 作为可选的技术方案，该压辊轴支撑架上设置有砝码座，该砝码座用于放置砝码， 以提供对应该砝码重量的该第一作用力。
[0011] 作为可选的技术方案，该底座具有可调节的脚座，该步骤B还包括:放置该待测隔 膜前，调节该脚座，以使得该放置平面保持水平。
[0012] 此外，本发明还提出一种锂离子电池隔膜的检测装置，包含:底座、压辊轴支撑架、 压辊以及透气率仪。底座具有放置平面，该放置平面用于放置待测隔膜;压辊轴支撑架枢接 于该底座;压辊设置于该压辊轴支撑架，该压辊可相对该压辊轴支撑架于第一方向进行往 复滚动移动以碾压该待测隔膜;透气率仪用于量测该待测隔膜被碾压前的第一透气率值和 被碾压后的第二透气率值，若该第二透气率值与该第一透气率值的绝对差值在预设范围 内，则该待测隔膜为合格。
[0013] 作为可选的技术方案，该压辊轴支撑架上还设置有砝码座，该砝码座用于放置砝 码，以于该压辊移动的同时施加对应砝码重量的第一作用力于该压辊轴支撑架。
[0014] 作为可选的技术方案，该检测装置还包括垫片，该垫片置于该放置平面，该待测隔 膜置于该垫片上，以使得该压辊压于该待测隔膜上时，该压辊轴支撑架保持水平。
[0015] 作为可选的技术方案，该检测装置还包括马达，该马达驱动该压辊进行滚动移动。
[0016] 作为可选的技术方案，该底座具有可调节的脚座，以使得该放置平面保持水平。
[0017] 与现有技术相比，本发明的锂离子电池的检测方法及检测装置，利用压辊对待测 隔膜进行碾压，并利用透气率仪量测碾压前后待测隔膜的透气率值，以观察碾压前后待测 隔膜的透气率变化情况，从而可有效鉴别隔膜的抗压能力，以评价隔膜于电池中的受力或 加压状况下离子传导率的变化，可在电池组装时为相关制程条件设定提供有效参考;且对 应不同隔膜设计如单层结构或三层结构亦或是不同材料的隔膜，皆可利用此方法对产品进 行鉴别。
[0018] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的锂离子电池隔膜的检测方法的流程图；
[0020] 图2为本发明的锂离子电池隔膜的检测装置的一实施例的示意图；
[0021 ]图3为本发明的检测装置的一使用状态的示意图；以及
[0022]图4为本发明的锂离子电池隔膜的检测装置的另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施 例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、旧面」等，仅是参考 附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
[0024] 在以下实施例中，在不同的图中，相同部分是以相同标号表不。
[0025] 请参考图1、图2、图3,图1为本发明的锂离子电池隔膜的检测方法的流程图；图2为 本发明的锂离子电池隔膜的检测装置的一实施例的示意图；图3为本发明的检测装置的一 使用状态的不意图。
[0026] 如图1所示，本发明的锂离子电池隔膜的检测方法包含：
[0027] 步骤A(即步骤Sl):提供如图2所示的检测装置100,检测装置100包括底座110、压 辊轴支撑架120以及压辊130和透气率仪(未示出）。底座110具有放置平面111，放置平面111 用于放置待测隔膜200。压辊轴支撑架120枢接于底座110,压辊130设置于压辊轴支撑架120 上，压辊130可相对压辊轴支撑架120于第一方向A进行往复滚动移动。
[0028] 步骤B(即步骤S2):利用透气率仪量测待测隔膜200的第一透气率值G1。
[0029] 步骤C(即步骤S3):将待测隔膜200放置于放置平面111上。
[0030] 步骤D(S4):将压辊130压于待测隔膜200上，并驱动压辊130相对压辊轴支撑架120 沿第一方向A滚动移动以碾压待测隔膜200。本实施例中，第一方向A为水平方向。
[0031] 步骤E(即步骤S5):利用透气率仪量测被碾压后的待测隔膜200的第二透气率值 G2,若第二透气率值G2与第一透气率值Gl的绝对差值在预设范围内，则待测隔膜200为合 格。反之，则为不合格。实际操作中，使用者可根据实际需求设定合理的预设范围。
[0032] 本发明中，利用压辊对待测隔膜进行碾压，并利用透气率仪量测碾压前后待测隔 膜的透气率值的变化。若待测隔膜于较高的压力碾压后，仍可维持较稳定的透气率值(即第 二透气率值与第一透气率值的绝对差值较小），表示待测隔膜的耐挤压能力高，这样一来， 隔膜在实际使用时，受电池充放电过程产生的体积膨胀影响较小，从而可以提供稳定的离 子流通效率。此外，藉由前述碾压前后待测隔膜的透气率变化情况，可有效鉴别隔膜的抗压 能力，以评价隔膜于电池中的受力或加压状况下离子传导率的变化，从而可在电池组装时 为相关制程条件设定提供有效参考。
[0033] 本实施例中，压辊130的宽度为100mm，直径为100mm，且压辊130碾压待测隔膜200 的整个表面。由于压辊130碾压了待测隔膜200的整个表面，故测量第二透气率值G2时，可以 对待测隔膜200的任意位置进行测量。而若是压辊130在碾压过程中仅碾压了待测隔膜200 的部分区域，在后续测量第二透气率值时，则需要对被碾压处的透气率值进行测量。实际操 作中，使用者可根据实际需要来选择压辊130的尺寸，亦可选择性地碾压待测隔膜200的整 个表面或仅碾压部分区域，满足检测的效率和质量要求即可。
[0034] 如图2所示，检测装置100还包括马达160,马达160驱动压辑130进行滚动移动。量 测时，驱动马达160带动压辊130前行，使压辊130压辗待测物。
[0035]如图2及图3所示，压辊轴支撑架120枢接于底座110,其可绕转轴112相对底座110 进行旋转（上抬或下压），从而方便待测隔膜200的放置及位置调整。故步骤C还可包括转动 抬起压辊轴支撑架120(如图3所示），以放置待测隔膜200。
[0036]实际操作中，待测隔膜200的厚度可能会不同，为了在碾压过程中能够提供稳定均 匀的压力，压辊130优选水平移动，而压辊130设置于压辊轴支撑架120上，故需要压辊轴支 撑架120保持水平。请一并参考图4,图4为本发明的锂离子电池隔膜的检测装置的另一实施 例的示意图。如图4所示，检测装置100'还包括垫片180,垫片180置于放置平面111，待测隔 膜200置于垫片180上。使用时，因应不同待测隔膜200的不同厚度，可以搭配相应的垫片 180,使得压辊130压于待测隔膜200上时压辊轴支撑架120维持水平状态。若采用如图4所示 的检测装置100'，则步骤B还包括将垫片180置于放置平面111，将待测隔膜200置于垫片180 上，以使得压辊130压于待测隔膜200上时，压辊轴支撑架120保持水平。
[0037]实际操作中，为了使压辊130稳定均匀地碾压待测隔膜200,待测隔膜200优选保持 水平，而由于待测隔膜200会直接或间接放置于底座110的放置平面111上，故需要放置平面 111保持水平。如图1所示，本发明中，底座11 〇还具有可调节的脚座170。步骤B还包括:放置 待测隔膜200前，调节脚座170，以使得放置平面111保持水平。
[0038] 实际操作中，由于压辊130所能提供的碾压力是一定的，若要知晓待测隔膜200在 不同压力影响下的透气率变化情况，则需要采用不同压力来碾压待测隔膜。此时步骤D可还 包括:于压辊130滚动移动时，施加第一作用力至压辊轴支撑架120上。使用者可通过手指直 接按压压辊轴支撑架120来提供该第一作用力，但这样无法直观知晓该第一作用力的大小。 如图2所示，本发明中，压辊轴支撑架120上还设置有砝码座140,砝码座140用于放置砝码 150,以提供对应砝码重量的第一作用力。使用者可以利用不同重量砝码150来调整压辊130 施加于待测隔膜200上的压力，亦即，本发明可提供压力可调式压辊130来碾压待测隔膜 200,以知晓其在不同压力作用下的透气率情况。
[0039] 下面介绍利用本发明的检测装置及检测方法来进行实验的情况。
[0040] 实验一
[0041]步骤A:提供如图2所示的检测装置；
[0042] 步骤B:分别将隔膜200的样品1、样品2和样品3置入IOOcc透气率仪中，量测样品的 第一透气率值Gl;
[0043]步骤C:将隔膜200的样品1、样品2和样品3独自或一并但不重叠地放置于放置平面 111 上；
[0044] 步骤D:将压辊130压于样品上，并利用砝码150控制压辊130所欲施加于待测样品 上的压力，以150mm/min的速率，碾压待测样品两次(压辊130前进和压辊130后退）。本次实 验中，样品的幅宽皆大于压辊130的幅宽，即，本实验中压辊130仅碾压了样品的部分区域；
[0045] 步骤E:使用IOOcc透气率仪量测碾压处的样品的第二透气率值G2;
[0046] 步骤F:于砝码座140上放置不同重量的砝码150以提供不同的第一作用力，重复步 骤D及步骤E。实验结果如下表1:
[0049] 由表1的实验结果可以看出，样品1的透气率最高，样品2次之，样品3的透气率最 低。此外，样品2相较于样品1和样品3,其在不同压力作用下透气率的变化更小。由此可知， 利用本发明的检测装置及检测方法可有效鉴别隔膜的抗压能力，从而可在电池组装时为相 关制程条件设定提供有效参考。
[0050] 本发明的锂离子电池的检测方法及检测装置，利用压辊对待测隔膜进行碾压（可 调节不同压力进行碾压），并利用透气率仪量测碾压前后待测隔膜的透气率值，以观察碾压 前后待测隔膜的透气率变化情况，从而可有效鉴别隔膜的抗压能力，以评价隔膜于电池中 的受力或加压状况下离子传导率的变化，可在电池组装时为相关制程条件设定提供有效参 考;且对应不同产品设计如单层结构或三层结构亦或是不同材料的产品，皆可利用此方法 对产品进行鉴别。
[0051] 藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神， 而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的 是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因 此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其 涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
【主权项】
1. 一种锂离子电池隔膜的检测方法，其特征在于该检测方法包含： 步骤A:提供检测装置，该检测装置包括透气率仪、底座、压辊以及压辊轴支撑架，该底 座具有放置平面，该压辊轴支撑架枢接于该底座，该压辊设置于该压辊轴支撑架上； 步骤B:利用该透气率仪量测待测隔膜的第一透气率值； 步骤C:将该待测隔膜放置于该放置平面上； 步骤D:将该压辊压于该待测隔膜上，并驱动该压辊相对该压辊轴支撑架沿第一方向滚 动移动以碾压该待测隔膜； 步骤E:利用该透气率仪量测被碾压后的该待测隔膜的第二透气率值，若该第二透气率 值与该第一透气率值的绝对差值在预设范围内，则该待测隔膜为合格。2. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：该步骤C还包括转动抬起该压辊轴支 撑架，以放置该待测隔膜。3. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于:该检测装置还包括垫片，该步骤B还包 括将该垫片置于该放置平面，将该待测隔膜置于该垫片上，以使得该压辊压于该待测隔膜 上时，该压辊轴支撑架保持水平。4. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：该步骤D还包括：于该压辊滚动移动 时，施加第一作用力至该压辊轴支撑架上。5. 根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：该压辊轴支撑架上设置有砝码座，该 砝码座用于放置砝码，以提供对应该砝码重量的该第一作用力。6. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于:该底座具有可调节的脚座，该步骤B还 包括:放置该待测隔膜前，调节该脚座，以使得该放置平面保持水平。7. -种锂离子电池隔膜的检测装置，其特征在于包含： 底座，具有放置平面，该放置平面用于放置待测隔膜； 压辊轴支撑架，枢接于该底座； 压辊，设置于该压辊轴支撑架，该压辊可相对该压辊轴支撑架于第一方向进行往复滚 动移动以碾压该待测隔膜；以及 透气率仪，用于量测该待测隔膜被碾压前的第一透气率值和被碾压后的第二透气率 值，若该第二透气率值与该第一透气率值的绝对差值在预设范围内，则该待测隔膜为合格。8. 根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：该压辊轴支撑架上还设置有砝码座， 该砝码座用于放置砝码，以于该压辊移动的同时施加对应砝码重量的第一作用力于该压辊 轴支撑架。9. 根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：该检测装置还包括垫片，该垫片置于 该放置平面，该待测隔膜置于该垫片上，以使得该压辊压于该待测隔膜上时，该压辊轴支撑 架保持水平。10. 根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于:该检测装置还包括马达，该马达驱动 该压辑进行滚动移动。11. 根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于:该底座具有可调节的脚座，以使得该 放置平面保持水平。
【文档编号】G01N19/00GK105938083SQ201610374446
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】林文逸
【申请人】达尼特材料科技（芜湖）有限公司