锂离子电池隔膜吸液率的检测装置、检测方法
【专利摘要】锂离子电池隔膜吸液率的检测装置、检测方法，属于锂离子电池领域，检测装置包括盛放电解液的容器、放置隔膜样品的托盘、多个穿过托盘的盘面的毛细管和盖合于容器之上的上盖。毛细管底端管口深入容器内，顶端管口略高于盘面并与置于该盘面中的隔膜样品抵接。检测方法为首先截取隔膜样品，称重；将检测装置整体放入称量装置中，读取重量示数；将隔膜样品放入托盘的盘面中，盖上上盖，静置，待隔膜样品被电解液完全浸润；取出浸润后的隔膜样品，盖上上盖，读取重量示数；计算隔膜样品吸液率。检测装置结构简单、成本低廉；检测方法易于操作，检测结果误差较小，准确度高。
【专利说明】锂离子电池隔膜吸液率的检测装置、检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池领域，具体是涉及一种锂离子电池隔膜吸液率的检测装置、检测方法。
【背景技术】
[0002]自锂离子电池商业化以来，就以相对于其它二次电池所具有的能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势，成为化学电源应用领域中最具竞争力的电池。从锂离子电池整体成本来看，正极材料占制造成本30%?40%，负极材料占15 %?20 %，电解液占5 %?10 %，隔膜材料占15 %?20 %，但其中附加值最高的材料为隔膜材料。
[0003]隔膜是锂离子电池四大材料之一，占锂离子电池成本近1/3，尽管并不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中关键的内层组件。在锂电池中，隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，同时允许锂离子的传导。隔膜在电解液中应当保持长久的稳定性，不与电解液和电极物质反应。隔膜与电解液较好的润湿性有利于提高隔膜与电解液的亲和性，扩大隔膜与电解液的接触面，从而增加离子导电性，提高电池的充放电性能和容量。
[0004]隔膜对电解液的润湿性可通过测定其吸液率来衡量，目前常用的隔膜吸液率的测试方法是，称量在电解液中浸泡前后的隔膜重量变化来计算隔膜的吸液率。此方法的缺点是误差大，影响测试结果的准确性。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是提供一种锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，本发明的另一目的是提供一种锂离子电池隔膜吸液率的检测方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，包括:
[0007]盛放电解液的容器，其顶部具有一敞口 ；
[0008]放置隔膜样品的托盘，置于容器上部将容器的敞口密闭；
[0009]多个穿过所述托盘的盘面的毛细管，其顶端管口高于所述盘面一既定距离并与置于该盘面中的隔膜样品抵接；
[0010]以及，盖合于所述容器之上以形成将托盘围合的密闭空间的上盖。
[0011]优选的，所述托盘包括置于盘面边缘并深入容器敞口内的凹陷部、置于凹陷部顶部并抵接于容器的敞口顶端的呈环状的支撑部。
[0012]优选的，所述凹陷部的外壁与容器内壁之间留置有间隙，所述毛细管的顶端管口与位于该间隙内的电解液液面齐平，以便于自毛细管毛吸的电解液将隔膜样品浸润；所述凹陷部的横向尺寸介于容器的内壁尺寸与隔膜样品尺寸之间，凹陷部的纵向尺寸为3?5mm ο
[0013]优选的，所述毛细管的顶端管口与盘面上表面之间的间距不大于0.5mm，毛细管的直径不大于1mm。
[0014]优选的，所述毛细管在盘面上的分布密度为0.9?1.1根/cm2。
[0015]优选的，所述容器、托盘、毛细管和上盖由耐电解液腐蚀的材质制成。
[0016]为了实现上述另一目的，本发明所采用的技术方案为:锂离子电池隔膜吸液率检测方法，包括重量差值法，具体操作步骤如下:
[0017]I)、截取隔膜样品，于称量装置中称重，记为Hi1 ；
[0018]2)、将检测装置整体放入称量装置中，读取重量示数，记为m2 ；
[0019]3)、将隔膜样品放入托盘的盘面中，盖上上盖，静置，待隔膜样品被电解液完全浸润；
[0020]4)、取出浸润后的隔膜样品，盖上上盖，读取重量示数，记为m3 ；
[0021]5)、计算隔膜样品吸液率k =
[0022]优选的，所述步骤3)中静置的时间为60?120min。
[0023]优选的，所述步骤I)、2)和4)中的称量装置为电子天平。
[0024]优选的，所述称量装置的称量精度为0.0OOlgo
[0025]本发明的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置、检测方法，检测装置结构简单、成本低廉；检测方法易于操作，检测结果误差较小，准确度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置的分解图。
【具体实施方式】
[0027]为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之内。
[0028]请参阅图1，一种锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，包括容器20、托盘、毛细管40和上盖10。
[0029]容器20用于盛放电解液，其顶部具有一敞口。
[0030]托盘用于放置隔膜样品，其置于容器20上部将容器20的敞口密闭。
[0031]多个毛细管40穿过托盘的盘面33，其顶端管口高于盘面33 —既定距离并与置于该盘面33中的隔膜样品抵接。
[0032]上盖10盖合于容器20之上以形成将托盘围合的密闭空间。
[0033]容器20、托盘和上盖10的外形均呈圆筒状，均由耐电解液腐蚀的材质制成。容器、托盘和上盖的材质可选自不锈钢、聚四氟乙烯等，毛细管的材质可选自不锈钢、金属铜等。
[0034]托盘包括置于盘面33边缘并深入容器20敞口内的凹陷部32、置于凹陷部32顶部并抵接于容器20的敞口顶端的呈环状的支撑部31。
[0035]凹陷部32的外壁与容器20内壁之间留置有间隙，容器20内的电解液可进入该间隙，毛细管40的顶端管口与位于该间隙内的电解液液面齐平，以便于自毛细管40毛吸的电解液将隔膜样品浸润。
[0036]凹陷部32的内径介于容器20的内径与隔膜样品尺寸(例如圆形隔膜样品的直径)之间。[0037]凹陷部32的深度为3~5mm，过深则隔膜样品不易被取出，过浅则不能达到容器20内电解液的液面与毛细管40的顶端管口齐平的效果。
[0038]将隔膜样品放置于托盘上，由于产生毛吸现象，毛细管40中的电解液被隔膜样品吸附，为了提高隔膜吸液率检测的准确性，毛细管40的顶端管口与盘面33上表面之间的间距不大于0.5mm,毛细管40的直径不大于1mm。同时,毛细管在盘面上的分布密度为0.9~
1.1 根 /cm2，最佳为 0.94 根 /cm2ο
[0039]锂离子电池隔膜吸液率检测方法，具体操作步骤如下:
[0040]I)、截取隔膜样品，于称量装置中称重，记为mi。
[0041]2)、将检测 装置整体(已按照上述要求安装并放入了所要求高度液位的电解液)放入称量装置中，读取重量示数，记为m2。
[0042]3)、将隔膜样品放入托盘的盘面33中，盖上上盖10，静置60~120min，待隔膜样品被电解液完全浸润。
[0043]4)、取出浸润后的隔膜样品，盖上上盖10，读取重量示数，记为m3。
[0044]5)、计算隔膜样品吸液率k =
[0045]步骤3)中静置的时间低于60分钟则隔膜样品浸润不充分，而高于120分钟，隔膜样品重量则无变化。为了进一步提高检测精度，步骤1)、2)和4)中的称量装置为电子天平，且其称量精度要求为0.0OOlgo
[0046]按照上述检测方法，分别截取5个面积相等、相同材质的圆形隔膜样品，分别称重，于检测装置的托盘上分别搁置30min、60min和120min进行检测。
[0047]另取5片相同形状、相同面积的隔膜样品采用常规检测方法在电解液中浸泡30min、60min和120min后进行检测。
[0048]两种检测方法的测试结果如下表:
【权利要求】
1.一种锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征是包括: 盛放电解液的容器(20)，其顶部具有一敞口 ； 放置隔膜样品的托盘，置于容器(20)上部将容器(20)的敞口密闭； 多个穿过所述托盘的盘面(33)的毛细管(40)，其顶端管口高于所述盘面(33) —既定距离并与置于该盘面(33)中的隔膜样品抵接； 以及，盖合于所述容器(20)之上以形成将托盘围合的密闭空间的上盖(10)。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征在于:所述托盘包括置于盘面(33)边缘并深入容器(20)敞口内的凹陷部(32)、置于凹陷部(32)顶部并抵接于容器(20)的敞口顶端的呈环状的支撑部(31)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征在于:所述凹陷部(32)的外壁与容器(20)内壁之间留置有间隙，所述毛细管(40)的顶端管口与位于该间隙内的电解液液面齐平，以便于自毛细管(40)毛吸的电解液将隔膜样品浸润；所述凹陷部(32)的横向尺寸介于容器(20)的内壁尺寸与隔膜样品尺寸之间，凹陷部(32)的纵向尺寸为3?Smnin
4.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征在于:所述毛细管(40)的顶端管口与盘面(33)上表面之间的间距不大于0.5mm，毛细管(40)的直径不大于 Imnin
5.根据权利要求4所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征在于:所述毛细管(40)在盘面(33)上的分布密度为0.9?1.1根/cm2。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测装置，其特征在于:所述容器(20)、托盘、毛细管(40)和上盖(10)由耐电解液腐蚀的材质制成。
7.一种利用如权利要求1所述检测装置检测锂离子电池隔膜吸液率的方法，包括重量差值法，其特征是操作步骤如下: 1)、截取隔膜样品，于称量装置中称重，记为Hl1; 2)、将检测装置整体放入称量装置中，读取重量示数，记为Hl2; 3)、将隔膜样品放入托盘的盘面(33)中，盖上上盖(10)，静置，待隔膜样品被电解液完全浸润； 4)、取出浸润后的隔膜样品，盖上上盖(10)，读取重量示数，记为m3； 5)、计算隔膜样品吸液率k= (m2-m3) /Hi1。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测方法，其特征在于:所述步骤3)中静置的时间为60?120min。
9.根据权利要求7或8所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测方法，其特征在于:所述步骤I)、2)和4)中的称量装置为电子天平。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池隔膜吸液率的检测方法，其特征在于:所述称量装置的称量精度为0.0OOlg0
【文档编号】G01N15/08GK103926185SQ201410168844
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】谢媛媛, 骆昌胜, 宫璐, 刘成士, 曹利娜 申请人:合肥国轩高科动力能源股份公司