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差示掃描量熱儀測試鋰電池隔膜閉孔溫度熔點

發(fā)布日期:2024-11-11        訪問次數(shù):448

一、概述

隔膜的作用

1. 使電池的正,負極分隔開來,防止短路;

2. 吸附電池中電解液,確保高的離子電導率;

3. 有的還能防止對電池反應有害的物質在電極間遷移;

4. 保證在電池發(fā)生異常時使電池反應停止,提高電池的安全性能;

主要作用

1.利用其不導電性使電池正負極隔開,防止短路;

2.依靠自身微孔結構讓鋰離子通過,使電解質反應,保持良好的離子導電性;

3.外部短路或錯誤連接導致大電流,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(ShutdownShutdown特性

隔膜在大電流或外部短路時微孔閉塞,切斷電流回路的功能(一種安全保護性能).

主要參數(shù)隔膜的閉孔溫度(SD)和熔融破裂溫度(MD

隔膜孔結構的影響高曲折度,小孔徑對阻止和切斷異常電流有利;但有對電池離子導電性和放電性有負面影響.

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

熔融破裂溫度給隔膜進行加熱,當溫度超過其熔點發(fā)生破裂的溫度.

SD溫度應低于MD溫度,而且兩個溫差大,但小于190℃(金屬鋰起火溫度).

SD溫度是電池使用的最高溫度;

熱閉合效應是隔膜對鋰電池的一種特殊保護機制,即當電池的使用溫度過高時,隔膜會自動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、負極之間的交換,使電池內阻增大,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。

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,電池便報廢、不再具有使用價值。隔膜通常采用聚合物作為基材,因此當電池的溫度達到了隔膜基材的熔點時,聚合物熔融流動,從而導致原有的微孔結構閉合,即基材的熔點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、測試標準

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

GB/T 19466.32004塑料 差示掃描量熱法(DSC)第3部分∶熔融和結晶溫度及熱焓的測定

三、檢測儀器

上海和晟 HS-DSC-101A 差示掃描量熱儀
上海和晟 HS-DSC-101A 差示掃描量熱儀

四、樣品

取樣品5~10mg左右。

五、實驗步驟

試驗參數(shù):

樣品名稱:隔膜

樣品質量:6.7mg

升溫速率:10/min

截止溫度:220

氣氛:N2

流速:50ml/min

5、點擊連接儀器,連接成功后,點擊開始按鈕,設備開始運行。

6、等待試驗結束,對曲線進行分析。

七、實驗結果


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,所以目前習慣上規(guī)定:對于小分子樣品以DSC 峰基線與峰切線的交點(起始點)作為熔點。對于高分子樣品通常選擇熔融峰的峰溫作為熔點。


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