鋰電池隔膜基本性能檢（jiǎn）測分析（xī）與解決方案

　　近年來，隨著國內消費和移動等IT領域（yù）終端產品的飛速增長，可充電的鋰電池早已（yǐ）成為手機、筆記本、PDA等（děng）移動消（xiāo）費電子的標準配置（zhì）電源。隔膜作為鋰電池結構中（zhōng）至為關鍵的內層（céng）組件之一，其物（wù）理、化學性能（néng）的優劣將直接決（jué）定著電池（chí）的界麵結構、內阻等，進而影響（xiǎng）電池整體的容量、循環以（yǐ）及安全性能等。但是材料是中國唯一還沒有實現自給的鋰（lǐ）電（diàn）池（chí）關鍵材料。然，隔（gé）膜性能（néng）的（de）優異卻對國內鋰電池（chí）隔膜的質量產生重要影響。本文將主（zhǔ）要圍繞鋰電池隔膜（mó）的（de）“物理檢測指（zhǐ）標”做綜合分析。

　　濟南亚洲成色网科技作為包裝材料檢測領域中的老牌企業，在鋰電池隔（gé）膜的物理力學性能測試方麵積累了豐富的經驗。對隔膜的力學性能指標主要指隔膜（mó）的厚（hòu）度測試，隔膜的透氣度，拉伸強度，穿刺強度等指標。下（xià）麵（miàn），小編將結合我公司針對鋰電池隔膜的不同的測試解決方案（àn）進行一一講解。

一、隔膜的厚度測試：

厚度是鋰電池隔膜最基本的特性之一，其要求的厚度均勻（yún）性與所有（yǒu）薄膜生產（chǎn）企業如出一轍，可謂永恒追求的質量指標，會直接影響隔膜卷的（de）外觀質量以及（jí）內（nèi）在性能，因此是生產過程中需嚴加控（kòng）製的質量指標之一。隔膜厚（hòu）度的（de）均勻性包括縱向厚度的均勻和橫向厚度的均（jun1）勻，但比較而言，橫向厚度均勻性更（gèng）為重要，一般必須控製（zhì）在1um以內。

對鋰電池隔膜厚度均勻性指標的檢測，參考GB/T 6672—1986《塑料薄膜和薄片厚度的測定機械測量法》，運用機械（xiè）接觸式的方法進行檢測。基（jī）於該標準的規定，本文使用濟南亚洲成色网（chéng）研發的“CHY—CA薄膜測厚儀（yí）”。該儀器在測（cè）試精度上（shàng）完全可達到標準規定的0.1um，同時測（cè）量頭（tóu）可自動升降，有效避免了人（rén）為因素造成的係統誤差，且（qiě）自動進樣，數據實時顯示，兼具自動統計和打印等多項實用功能，極大方便（biàn）了用戶操作以（yǐ）及對結果的分析。

需要注意的是，由於電池（chí）隔膜的材（cái）料較軟，所以在測量時應盡（jìn）力減小測量的壓力。濟南亚洲成色网研發的這款測厚儀就（jiù）可（kě）很好的控製與隔膜的接觸麵積，確保測量數據的精準。

對隔膜的厚度（dù）測試，還可通過非接觸式測厚（hòu）儀。但（dàn）是非接觸式測厚儀盡管測量速度快、對樣品（pǐn）無損（sǔn）傷，但由於非接觸式測厚儀多采用光學原理，為點測量，而（ér）隔膜又是多孔的結構，因此對測量結果的波動十分大，反而更不利於厚度均勻性的測定。

  二（èr）、隔膜透氣度測試

透氣度是反（fǎn）映隔膜（mó）透過率能力的指標（biāo），可用在一定時間和壓力下，通過隔（gé）膜氣體的量的多（duō）少來表征，以此來反映鋰離子（zǐ）透過隔膜的通暢性（xìng）。而隔膜透過性的大小是隔膜孔隙率、孔徑、孔的形狀及孔曲折度等隔膜內（nèi）部孔結構綜合因素影響的（de）結果。目前，國內的隔膜廠家基本以透氣（qì）度、孔隙度指標（biāo）來衡（héng）量（liàng）隔膜（mó）的透氣性。

透氣率是指特定的空（kōng）氣在一定（dìng）的壓力條件下（xià），通過1平方英寸麵積的隔膜所需要的時間，用Gurley值來表（biǎo）示。由於“透氣度”的概念主要來源於造紙行業，所以現行（háng）主要參考標準為GB/T 458—2008《紙和紙板（bǎn）透氣度的測定》。基於該標準，本文推薦使用（yòng）濟南亚洲成色网研發的“GPT-201B壓差法氣體滲透儀”。該儀器可同時測定隔膜的氣體透過率、溶解度係數、擴散係數，三腔（qiāng）均值保證三個試樣（yàng）同時測試（shì），而且寬範圍、高精度的溫濕度控製，可滿足各種試驗條件（jiàn）下的測試，跟共提供比（bǐ）例和模糊的雙重試驗過程判斷模式（shì），因此可（kě）在短時間內有效判斷（duàn）鋰電池隔膜的透氣度。

　 三、隔膜的拉伸強度測試

隔膜的拉伸強度與製（zhì）膜的工藝相關聯，因（yīn）此實時監控其拉伸（shēn）強度，有利於提高（gāo）鋰（lǐ）電池隔膜的綜合性能（néng）。一般（bān）行業中有單（dān）軸拉伸和（hé）雙軸拉伸，采用單軸拉伸，膜在（zài）拉伸（shēn）方（fāng）向上與垂直（zhí）方向強度不同；而（ér）采用雙軸（zhóu）拉（lā）伸，隔膜在兩個方向上一（yī）致性相（xiàng）接近。一般拉伸強度主要是指縱向強度要達到100MP以上，橫（héng）向強度不能太大，過大會導致橫向收縮率增大，而這種收縮會加大鋰（lǐ）電池正、負極接觸的幾率。　

　 目前，對鋰電池隔膜拉伸強度（dù）指標的（de）檢測參考標準為GB/T 1040《塑料拉伸性（xìng）能的測試》。基於此，本文使用濟南亚洲成色网研發的“XLW-Ｈ智（zhì）能電子拉力機”，該儀器可憑借0.5級超高精度，有效保證了測試結果（guǒ）的（de）準確性，同時1000MM的超長行程可滿（mǎn）足各超大變（biàn）形率材料的（de）測試，還提供（gòng）定伸（shēn）應力、彈性（xìng）模量、應力應變等數據分析。此（cǐ）外，一台儀器還集（jí）拉伸、穿刺、剝離、撕裂等其中（zhōng）獨立測試程序，方便用戶的不同測試（shì）需求（qiú）。

四、隔膜穿刺強度測試

鋰電池隔膜的抗穿刺強度是指（zhǐ）施加在給定針行物上用來戳穿隔膜樣本的質量，主要用來表示隔膜在裝配過程中發生短路的（de）趨（qū）勢。由於隔膜是被夾在凹凸不（bú）平的正、負極片中間，需要承受很大的壓力。因此為了防止短路，所以要求隔膜必須具備一定的抗穿刺強度（dù）。正常情況（kuàng）下，抗穿刺強度值一般在300—500g。

考（kǎo）慮到隔膜穿刺強度的測試結果與穿刺針的（de）規格、穿刺速率、下夾具孔的尺寸有關，目前行業主要參考ASTM D3763《塑料高速穿（chuān）刺試驗方法》。基於此，本文推薦使用濟南亚洲成色网研發的“XLW－Ｈ智能電（diàn）子拉力機”，該儀器不僅可滿足上（shàng）述拉伸強度指標的（de）測試，隻需配備一特殊的穿刺夾具，就可完（wán）成對隔膜穿刺強（qiáng）度進行測定（dìng）。這樣（yàng）一來，用戶可謂在（zài）同一台儀器上（shàng）測試不同（tóng）的項目指（zhǐ）標（biāo）-同（tóng）上麵提到的隔（gé）膜的拉伸強度測試。，在確保0.5級測試精度的同時，還為企業節約了一大筆經費開支，兩全其美。

五、熱收縮率

鋰電池隔膜的熱收（shōu）縮率是指隔膜（mó）加熱（rè）前後的尺寸變化率。我們都知道，一旦隔膜橫向拉伸增大，必然導致隔膜熱（rè）收縮率的增大，從而也就（jiù）無形中增加了鋰電池正、負極接觸的幾率。而這一現象，恰恰（qià）是廠家在（zài）生產（chǎn）時所極力避開（kāi）的，將對鋰電（diàn）池整體性能的發揮有重要意（yì）義。

目前，行（háng）業內針對隔膜熱收縮率指標的測定（dìng），主要參考標準為GB/T 2027—2004《塑料 薄膜和薄片（piàn） 加熱尺（chǐ）寸變化率試驗方法》和UL SUBJECT 2591—2009《電池隔膜》。這兩種方（fāng）法主要不同點在於，國家標準中是將樣品至於高嶺土床上進行測試，而UL標準采用兩塊鋼板將隔膜夾在（zài）其中，並施加一定的壓力進行測試。由於該壓力更（gèng）接近隔膜在電池中所受壓力，進而也就（jiù）更接近於隔（gé）膜在電池中的真實（shí）情況，因此所測數據更有意（yì）義。基於上述標準，本文推薦使用濟南亚洲成色网研發的“RSY-01 熱縮試驗儀”。該儀器采用數（shù）字P.I.D控溫監（jiān）控技術，在確保（bǎo）快速（sù）達到設定溫度的同時，還能有效避免溫度波動。且為液體介質的加（jiā）熱提供了穩定的測試（shì）環境，又兼具自動計時功能，從而最大限度保證了測試數據的準（zhǔn）確性。

鋰電池（chí）隔膜物理（lǐ）性能測試總結：本文通過對（duì）鋰電池隔膜厚度、透氣度、拉伸強度、穿刺強度、熱收（shōu）縮率（lǜ）物性（xìng）指標的測試分析，在（zài）專業（yè）儀器的幫助下，廠家可以通過試驗得出的精確數據從而找到對（duì）提高鋰電池隔膜（mó）性能的方向和方法，具有一定的積（jī）極意義（yì）。