【鋰電池】DSC測試鋰電池隔膜閉孔溫度熔點(diǎn)

一、概述

隔膜的作用

1. 使電池的正，負(fù)極分隔開來，防止短路；

2. 吸附電池中電解液，確保高的離子電導(dǎo)率；

3. 有的還能防止對電池反應(yīng)有害的物質(zhì)在電極間遷移；

4. 保證在電池發(fā)生異常時(shí)使電池反應(yīng)停止，提高電池的安全性能；

主要作用

1.利用其不導(dǎo)電性使電池正負(fù)極隔開，防止短路；

2.依靠自身微孔結(jié)構(gòu)讓鋰離子通過，使電解質(zhì)反應(yīng)，保持良好的離子導(dǎo)電性；

3.外部短路或錯(cuò)誤連接導(dǎo)致大電流，隔膜因熱變形使微孔閉塞切斷電流回路，確保安全.

電流切斷特性（Shutdown）Shutdown特性∶

隔膜在大電流或外部短路時(shí)微孔閉塞，切斷電流回路的功能（一種安全保護(hù)性能）.

主要參數(shù)∶隔膜的閉孔溫度（SD）和熔融破裂溫度（MD）

隔膜孔結(jié)構(gòu)的影響∶高曲折度，小孔徑對阻止和切斷異常電流有利；但有對電池離子導(dǎo)電性和放電性有負(fù)面影響.

閉孔溫度∶外部短路或非正常大電流通過時(shí)所產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時(shí)的溫度.

熔融破裂溫度∶給隔膜進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度超過其熔點(diǎn)發(fā)生破裂的溫度.

SD溫度應(yīng)低于MD溫度，而且兩個(gè)溫差大，但小于190℃（金屬鋰起火溫度）.

SD溫度是電池使用的最高溫度;

熱閉合效應(yīng)是隔膜對鋰電池的一種特殊保護(hù)機(jī)制，即當(dāng)電池的使用溫度過高時(shí)，隔膜會(huì)自動(dòng)將原來可以讓鋰離子自由透過的微孔閉合，阻止鋰離子在正、負(fù)極之間的交換，使電池內(nèi)阻增大，從而避免了因溫度過高和電流過大而造成的短路甚至是爆炸的危險(xiǎn)。

但是隔膜的閉合性是單向不可逆的，即一旦發(fā)生自閉合效應(yīng)，電池便報(bào)廢、不再具有使用價(jià)值。隔膜通常采用聚合物作為基材，因此當(dāng)電池的溫度達(dá)到了隔膜基材的熔點(diǎn)時(shí)，聚合物熔融流動(dòng)，從而導(dǎo)致原有的微孔結(jié)構(gòu)閉合，即基材的熔點(diǎn)一般為隔膜的熱閉合溫度。目前市售隔膜中，PP單層隔膜的熱閉合溫度為160-165℃，PE單層隔膜的熱閉合溫度為130-135℃

二、測試標(biāo)準(zhǔn)

GBT 19466.1-2004 塑料 差示掃描量熱法（DSC）第1部分：通則

GB/T 19466.3—2004塑料 差示掃描量熱法（DSC）第3部分∶熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測定

三、檢測儀器

四、樣品

取樣品5~10mg左右。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

試驗(yàn)參數(shù)：

樣品名稱：隔膜

樣品質(zhì)量：6.7mg

升溫速率：10℃/min

截止溫度：220℃

氣氛：N₂

流速：50ml/min

5、點(diǎn)擊連接儀器，連接成功后，點(diǎn)擊開始按鈕，設(shè)備開始運(yùn)行。

6、等待試驗(yàn)結(jié)束，對曲線進(jìn)行分析。

七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

熔融在DSC曲線上表現(xiàn)為吸熱峰，由于小分子和聚合物的熔程相差較大，所以目前習(xí)慣上規(guī)定：對于小分子樣品以DSC 峰基線與峰切線的交點(diǎn)（起始點(diǎn)）作為熔點(diǎn)。對于高分子樣品通常選擇熔融峰的峰溫作為熔點(diǎn)。