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【鋰電池】差示掃描量熱儀DSC測(cè)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(kāi)來(lái),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(duì)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(kāi),防止短路;

2.依靠自身微孔結(jié)構(gòu)讓鋰離子通過(guò),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(ShutdownShutdown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(duì)阻止和切斷異常電流有利;但有對(duì)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(guò)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(guò)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(duì)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(guò)高時(shí),隔膜會(huì)自動(dòng)將原來(lái)可以讓鋰離子自由透過(guò)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(guò)高和電流過(guò)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(cè)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 19466.32004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(cè)定

三、檢測(cè)儀器

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(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(kāi)始按鈕,設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行。

6、等待試驗(yàn)結(jié)束,對(duì)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(duì)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(duì)于高分子樣品通常選擇熔融峰的峰溫作為熔點(diǎn)。

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