鋰離子電池隔膜關鍵性能測試方案

鋰離子電池，由正負極片、電解液和隔膜組裝而成，目前廣泛應用于新能源汽車、儲能設備、電子產品等領域。其中，隔膜是一種微孔結構薄膜，在隔離電池正負極的同時為鋰離子在兩極之間的往復傳輸提供通道，其安全性與鋰電池的安全密不可分。理想的安全、高性能隔膜應具備優異的透氣性，良好的力學性能和良好的熱穩定性。

一、透氣性

　　隔膜的微孔結構為鋰離子的流動提供了“天然的通道”，但其流動的通暢性亦受到隔膜厚度、孔徑大小、孔徑分布、孔隙率、孔曲折度以及涂覆改性工藝的綜合影響。我們一般用“透氣度”表征隔膜的透氣性，間接反映鋰離子透過隔膜的通暢性。

透氣度測試，是一項借助透氣性測試儀進行的簡單快速試驗。按照GB/T 36363-2018的要求，將具有代表性的、平整無缺陷的隔膜材料裁切成大小適宜的3片樣片，放入儀器測試腔的中心位置，設置壓力等參數，儀器自動測定在1.21 kPa壓力下隔膜樣品的試驗面積區域透過100 mL空氣所需要的時間。測試采用C190H透氣性測試儀，其測試范圍可達30～1500 s/100mL，并支持s/100mL、um/(Pa·s)多單位顯示，滿足不同標準的要求。

相較于傳統采用手動滑筒式氣體體積測定方法的舊式儀器，Labthink新型C190H透氣性測試儀采用“全自動氣體體積測定法”,體積精度可達1%，空氣流通量的控制更加精準可靠。儀器采用“全自動高精度壓力控制技術”，壓力精度優于0.01kPa，并支持用戶在0～2 kPa壓力范圍內自由設定。測試過程中，操作人員只需將樣品放入測試腔，儀器氣動夾緊試樣，三套獨立的測試腔同時測試，在快速試驗模式下，三腔總測試時間可縮短至1分鐘。

二、力學性能

在實際應用中，鋰電池隔膜需要具備良好的力學性能來保障電池裝配和使用安全。

其一、是足夠的拉伸強度和斷裂伸長率，意味著隔膜具有良好的韌性和延展性，能承受電池組裝外力和電極表面的摩擦與壓力。

根據GB/T 36363-2018標準要求，測試方法參照《GB/T 1040.3-2006塑料 拉伸性能的測定》標準進行：將隔膜樣品按標準要求尺寸制取，夾持在智能電子拉力機試驗機上下夾具中，夾具的初始距離保持（100±5）mm，以250±10mm/min的速度進行拉伸。樣品斷裂后，儀器自動計算樣品的拉伸強度值和斷裂伸長率。

根據樣品的方向以及拉伸工藝的不同，不同類型的隔膜材料應符合標準要求。此項測試，尤其注意制備試樣時避免褶皺、毛邊等缺陷問題，這一因素將極大影響測試結果的精準度。

其二，為穿刺強度，即隔膜單位厚度的耐穿刺力值。相較拉伸強度，隔膜的耐穿刺性更具有實際意義。鋰離子電池過沖時，正極過多的鋰離子脫嵌運動到負極，但負極嵌入不及時，鋰離子便以金屬鋰的形式沉積在負極表面，形成樹枝狀結晶——鋰枝晶，極易刺穿隔膜發生短路。故優異的穿刺強度是鋰電池隔膜重要的安全指標之一。

根據GB/T 36363-2018標準規定，穿刺強度試驗借助智能電子拉力機試驗機和配套穿刺夾具完成。隔膜樣品裁切為尺寸適宜的樣片，平展夾持在樣品固定夾具中央，裝配在拉力機上的穿刺針以100±10 mm/min的速率對其進行穿刺。測后，按照GB/T 6672-2001的規定，測試穿刺孔周圍四點的厚度并取平均值，按照公式計算穿刺強度。

根據樣品的方向以及拉伸工藝的不同，不同類型的隔膜材料應符合標準要求。

以上隔膜力學性能測試均采用的是Labthink C610H智能電子拉力試驗機，它具有優于0.5級的力值精度，用戶通過選擇不同量程的傳感器，可獲得出色的測試精準度和重復性。儀器創新性采用全球知(分隔)名品牌的伺服運行系統，搭配精密滾珠絲杠多軸定位技術，不僅運行平穩、定位準確，更帶來無極調速、限位保護、過載保護、自動回位等多項便利功能。Labthink C610H智能電子拉力試驗機集成了拉伸、剝離、撕裂、熱封、定伸抗拉、下壓等專業獨立的測試程序，方便用戶一機實現多種試驗項目。

三、厚度均勻性

隔膜的厚度與透氣性、力學性能、熱穩定性等物理性能息息相關，當厚度均勻性較差時，將導致隔膜整體性能的不穩定。

根據GB/T 36363-2018標準規定，采用厚度偏差來表征隔膜的厚度均勻性。參照GB/T 6672-2001的要求，選用具有代表性的、無折皺、缺陷、破損的隔膜樣品，沿TD方向和MD方向等距離測試15個點的厚度值，計算平均值作為測試隔膜的厚度。

按照公式分別計算“厚度平均值偏差”、“厚度上偏差”和“厚度下偏差”，所測結果應符合標準要求。

當前，Labthink已與新能源行業眾多企事業單位以及科研院校攜手，積極發揮在儀器研發制造和測試領域的經驗優勢，聚焦鋰離子電池產業，開展深入合作，共同推進新能源行業的快速創新發展。