一種用于電池隔膜電導率測試的裝置和方法制造方法及圖紙

本申請公開了一種用于電池隔膜電導率測試的裝置和方法。本申請的裝置，包括電導池殼體、電導池蓋、隔膜夾具和電導率儀；電導池殼體呈一端開口圓柱桶形，底部內表面具有第一圓形電導電極片，外表面具有與第一圓形電導電極片電連接的第一電極外接口；兩個電極外接口用于連接電導率儀；電導池蓋可拆卸的插入固定于電導池殼體開口端，內表面具有第二圓形電導電極片，外表面具有與第二圓形電導電極片電連接的第二電極外接口；電導池殼體側壁分別開設有真空閥口和注液閥口；隔膜夾具為互扣式圓環結構，隔膜夾具外徑與電導池殼體內徑適應，與兩個電導電極片平行且中心同軸。本申請的裝置，結構簡單，操作容易，能準確方便測得隔膜的電導率和電阻。

【技術實現步驟摘要】
一種用于電池隔膜電導率測試的裝置和方法
本申請涉及鋰離子電池隔膜測試設備領域，特別是涉及一種用于電池隔膜電導率測試的裝置和方法。
技術介紹
近年來，新能源的發展引人注目，特別是鋰離子電池的高速發展，成為新能源行業中人們關注的焦點。鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液四大關鍵材料組成，隔膜位于正負極之間，起到隔離作用，防止正負極直接接觸短路，有允許離子導通和防止電子導通的微孔結構；隔膜的微孔結構制約著鋰離子的離子傳導速率，進而直接影響鋰離子電池的性能。因此，隔膜離子電導率成為衡量隔膜性能的重要指標之一。現有測試方法中，比較準確的測量方法是測量隔膜的面電阻，以此表征隔膜電導率。具體的，將待測試隔膜沖壓成合適大小的樣品片，并在密封環境下用鋰離子電解液浸泡待測試隔膜；待測試隔膜充分浸潤后，將其夾緊于兩電極板之間，并將兩電極板置于鋰離子電解液中；測試兩電極板之間的電阻值，將該電阻值描在橫坐標為隔膜層數、縱坐標為電阻值的坐標系對應位置上；疊加兩層待測試隔膜測試電阻值，并將所得電阻值描在坐標系對應位置上；按照上述步驟每次疊加一層待測試隔膜進行測試，且至少測試四層待測試隔膜疊加的電阻值，并分別將所有測得電阻值描在坐標系對應位置上；計算坐標系上所有離散點的線性擬合度及斜率，若所有離散點的線性擬合度大于0.999，則將其斜率代入公式R’＝k×S中，其中k為斜率，S為較小夾持面的面積，若兩夾持面大小相同，則S為任一夾持面的面積，R’即為計算所得的隔膜面電阻。通過面電阻可以進一步的計算出電導率，或者直接用面電阻表征離子傳導速率。以上方法，操作較為復雜，需要分別測試至少四層隔膜的電阻值，通過一層、兩層、三層和四層的電阻值才能較好擬合出線性曲線，計算所得隔膜面電阻；測試次數較多，操作過程復雜，測試耗時長，測試效率較低；而且測試四次或更多次，需要隔膜樣品量較多，所求結果也是多塊樣品隔膜面電阻的平均值。
技術實現思路
本申請的目的是提供一種新的用于電池隔膜電導率測試的裝置和方法。為了實現上述目的，本申請采用了以下技術方案：本申請的一方面公開了一種用于電池隔膜電導率測試的裝置，該裝置包括電導池殼體1、電導池蓋2、隔膜夾具4和電導率儀5；電導池殼體1呈一端開口的圓柱桶形結構，電導池殼體1內，其底端具有第一圓形電導電極片11，電導池殼體1底部的外表面具有第一電極外接口111，第一電極外接口111與第一圓形電導電極片11導線連接；電導池蓋2可拆卸的固定于電導池殼體1的開口端，電導池蓋2插入電導池殼體1內與之形成相對封閉的空腔，電導池蓋2的內表面具有第二圓形電導電極片21，電導池蓋2的外表面具有與第二圓形電導電極片21導線連接的第二電極外接口211；電導池蓋2固定于電導池殼體1內時，第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21相互平行，兩者中心在同一軸線上；電導池殼體1的側壁上分別開設有將電導池殼體1內部空腔與外界連通的真空閥口12和注液閥口13，真空閥口12用于連接抽真空組件，注液閥口13用于連接電解質溶液注射組件；電導率儀5使用時通過兩條導線31和32分別與第一電極外接口111和第二電極外接口211電連接；隔膜夾具4為互扣式圓環結構，隔膜夾具4的外徑與電導池殼體1的內徑相適應，隔膜夾具4的內徑大于或等于第一圓形電導電極片11和第二圓形電導電極片21中面積較大者；并且，使用時，隔膜夾具4與第一圓形電導電極片11和第二圓形電導電極片21相互平行，且三者的中心在同一軸線上。其中，隔膜夾具4的外徑與電導池殼體1的內徑相適應，是指使用時，隔膜夾具4放入電導池殼體1剛好能滑動，并且允許電解質溶液由兩者空隙流過。可以理解，隔膜夾具4只有在使用時才需要放入電導池殼體1中，同樣的，只有在使用時才需要與電導率儀5連通。需要說明的是，本申請的電池隔膜電導率測試裝置，特別針對電池隔膜的電導率測試而設計，采用本申請的裝置，按照本申請設計的特殊測試方法，可以很簡單的得到電池隔膜的電導率，無需進行線性擬合，也無需分別對多層隔膜進行逐層疊加測試。優選的，第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21之間距離為0.50mm～5.00mm，優選為0.50mm～1.00mm。需要說明的是，第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21之間距離主要考慮的因素是電導率測試裝置的可制造性和測量準確性，兩個電導電極片的距離越大越容易制造，但是，其距離越大，電池隔膜的測量結果誤差越大。因此，本申請限定第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21之間距離為0.50mm～5.00mm，并且，優選為0.50mm～1.00mm的測量準確性更高。優選的，第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21之間距離通過設置在電導池殼體1內側壁上的定位塊14固定。優選的，隔膜夾具4的內徑大于第一圓形電導電極片11和第二圓形電導電極片21。需要說明的是，隔膜夾具4的內徑大于第一圓形電導電極片11或第二圓形電導電極片21，其目的就是，使得待測隔膜的面積大于兩個電導電極片，因為測試的時候，是按照兩個電導電極片對應的待測隔膜面積計算的，待測隔膜的面積大于兩個電導電極片可以避免待測隔膜邊緣不整齊或不平整對測試結果造成影響。隔膜面積大于兩個電導電極面積，能夠保障有效的導電隔膜面積等于電導電極面積，方便以后計算；否則待測隔膜邊緣不整齊或不平整對測試結果造成影響。優選的，第一圓形電導電極片11和第二圓形電導電極片21的表面為拋光表面；電導池蓋2和電導池殼體1采用細牙螺紋互相配合旋緊和旋開。需要說明的是，兩個電導電極片表面為拋光表面，其目的是為了避免表面粗糙影響測試結果。優選的，電導池殼體1由透明材料制備，透明材料優選為PET、PP、PVC、PC、PS和ABS中的至少一種。需要說明的是，采用透明材料制備電導池殼體1或其它組件，目的是為了方便目測觀察電導池殼體1內部的情況。優選的，第一圓形電導電極片11和第二圓形電導電極片21都是鉑黑電極片。需要說明的是，鉑黑電極是本領域常規使用的電極，可以理解，在一些特殊使用需求中，不排除可以采用其它材質的電導電極片。本申請的另一面公開了一種用于電池隔膜電導率測試的方法，包括采用本申請的裝置分別測試空白電解質溶液的離子電導率K1和含待測隔膜的電解質溶液的離子電導率K2，并按照公式一計算待測隔膜的電導率；公式一K隔膜＝d×K1×K2/(L×(K1-K2))式中，K隔膜為待測隔膜的電導率，d為待測隔膜的厚度，L為第一圓形電導電極片11與第二圓形電導電極片21之間的距離，K1為空白電解質溶液的離子電導率，K2為含待測隔膜的電解質溶液的離子電導率。需要說明的是，本申請的公式一實際上是按照離子電導率計算公式K＝Q/R推導而來的，其中K為離子電導率、Q為電導電極常數，R為電阻。具體推導過程如下：空白電解質溶液的離子電導率K1＝Q/R1，R1為空白電解質溶液電阻；含待測隔膜的電解質溶液的離子電導率K2＝Q/R2，R2為含待測隔膜的電解質溶液的電阻；待測隔膜的電導率K隔膜＝Q隔膜/R隔膜，Q隔膜為隔膜電導電極常數，R隔膜為隔膜電阻；而含待測隔膜的電解質溶液的電阻等于空白電解質溶液的電阻加上隔膜電阻，即R2＝R1+R隔膜，從而推導出R隔膜＝R2-R1；將離子電導率的公式帶入其中，即得到如下公式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電池隔膜電導率測試的裝置，其特征在于：包括電導池殼體(1)、電導池蓋(2)、隔膜夾具(4)和電導率儀(5)；所述電導池殼體(1)呈一端開口的圓柱桶形結構，電導池殼體(1)內，其底端具有第一圓形電導電極片(11)，電導池殼體(1)底部的外表面具有第一電極外接口(111)，第一電極外接口(111)與第一圓形電導電極片(11)導線連接；所述電導池蓋(2)可拆卸的固定于所述電導池殼體(1)的開口端，電導池蓋(2)插入電導池殼體(1)內與之形成相對封閉的空腔，所述電導池蓋(2)的內表面具有第二圓形電導電極片(21)，電導池蓋(2)的外表面具有與所述第二圓形電導電極片(21)導線連接的第二電極外接口(211)；電導池蓋(2)固定于電導池殼體(1)內時，第一圓形電導電極片(11)與第二圓形電導電極片(21)相互平行，兩者中心在同一軸線上；所述電導池殼體(1)的側壁上分別開設有將電導池殼體(1)內部空腔與外界連通的真空閥口(12)和注液閥口(13)，所述真空閥口(12)用于連接抽真空組件，所述注液閥口(13)用于連接電解質溶液注射組件；所述電導率儀(5)，使用時通過兩條導線(31和32)分別與所述第一電極外接口(111)和所述第二電極外接口(211)電連接；所述隔膜夾具(4)為互扣式圓環結構，隔膜夾具(4)的外徑與所述電導池殼體(1)的內徑相適應，隔膜夾具(4)的內徑大于或等于所述第一圓形電導電極片(11)和所述第二圓形電導電極片(21)中面積較大者；并且，使用時，隔膜夾具(4)與第一圓形電導電極片(11)和第二圓形電導電極片(21)相互平行，且三者的中心在同一軸線上。...

【技術特征摘要】
1.一種用于電池隔膜電導率測試的裝置，其特征在于：包括電導池殼體(1)、電導池蓋(2)、隔膜夾具(4)和電導率儀(5)；所述電導池殼體(1)呈一端開口的圓柱桶形結構，電導池殼體(1)內，其底端具有第一圓形電導電極片(11)，電導池殼體(1)底部的外表面具有第一電極外接口(111)，第一電極外接口(111)與第一圓形電導電極片(11)導線連接；所述電導池蓋(2)可拆卸的固定于所述電導池殼體(1)的開口端，電導池蓋(2)插入電導池殼體(1)內與之形成相對封閉的空腔，所述電導池蓋(2)的內表面具有第二圓形電導電極片(21)，電導池蓋(2)的外表面具有與所述第二圓形電導電極片(21)導線連接的第二電極外接口(211)；電導池蓋(2)固定于電導池殼體(1)內時，第一圓形電導電極片(11)與第二圓形電導電極片(21)相互平行，兩者中心在同一軸線上；所述電導池殼體(1)的側壁上分別開設有將電導池殼體(1)內部空腔與外界連通的真空閥口(12)和注液閥口(13)，所述真空閥口(12)用于連接抽真空組件，所述注液閥口(13)用于連接電解質溶液注射組件；所述電導率儀(5)，使用時通過兩條導線(31和32)分別與所述第一電極外接口(111)和所述第二電極外接口(211)電連接；所述隔膜夾具(4)為互扣式圓環結構，隔膜夾具(4)的外徑與所述電導池殼體(1)的內徑相適應，隔膜夾具(4)的內徑大于或等于所述第一圓形電導電極片(11)和所述第二圓形電導電極片(21)中面積較大者；并且，使用時，隔膜夾具(4)與第一圓形電導電極片(11)和第二圓形電導電極片(21)相互平行，且三者的中心在同一軸線上。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述第一圓形電導電極片(11)與所述第二圓形電導電極片(21)之間距離為0.50mm～5.00mm，優選0.50mm～1.00mm。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述第一圓形電導電極片(11)與所述第二圓形電導電極片(21)之間距離通過設置在所述電導池殼體(1)內側壁上的定位塊(14)固定。4.根據權利要求1-3所述的裝置，其特征在于：所述隔膜夾具(4)的內徑大于第一圓形電導電極片(11)和第二圓形電導電極片(21)。5.根據權利要求1-3所述的裝置，其特征在于：所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭鵬，吳曉丹，張輝，樊孝紅，王哲，
申請(專利權)人：深圳中興創新材料技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44