隔膜作为电池内部的“z后一道防线”,其耐穿刺性能决定了能否抵御锂枝晶和极片毛刺的刺穿,而热收缩性能则直接关联高温下的短路风险。下面是基于国标GB/T 36363-2018及行业实操整理的测试方法:
一、耐穿刺性能测试(模拟枝晶/毛刺刺穿)
这是评估隔膜机械强度的核心指标,直接反映电池抗内部短路的能力。
1. 测试原理与设备 使用电子拉力试验机配合专用穿刺夹具。核心原理是用标准钢针以恒定速度垂直刺穿隔膜,记录刺穿瞬间的z大力值。
2. 关键测试参数
穿刺针规格:直径1.0mm的半球形钢针,针尖球面半径R=0.5mm(模拟锂枝晶或微小颗粒的尖锐程度)。
穿刺速度:(100±10)mm/min。
夹具要求:环形夹具,内径通常为10mm,确保样品夹持平整无褶皱。
环境条件:测试前需在23±2℃、50±5%RH环境中状态调节不少于4h。
3. 操作步骤与计算
裁取至少5个试样,平整固定在夹具中。
启动设备,记录刺穿隔膜时的z大力值F(单位:N)。
刺穿后,在针孔四周测量4点厚度取平均值d(单位:μm)。
穿刺强度 = F / d(单位:N/μm)。
4. 行业参考标准
国标要求穿刺强度≥0.2N/μm(约300gf)。
动力电池通常要求≥3N,储能电池≥5N;陶瓷涂覆隔膜可达600-1000gf甚至更高。
二、热收缩性能测试(评估高温尺寸稳定性)
该测试用于验证隔膜在高温下是否会发生过度收缩导致正负极接触短路。
1. 测试原理与设备 采用鼓风式恒温烘箱加热法。将隔膜置于规定温度下自由放置一定时间,测量加热前后尺寸变化率。
2. 关键测试参数
试样尺寸:100mm×100mm正方形,纵向偏角≤5°。
测试温度与时间:常用90℃/2h或120℃/1h;也有105℃/1h的测试条件。
放置方式:自由放置于不锈钢板上,上下用定量滤纸覆盖,可加轻压块防止卷曲,但不施加张力。
3. 操作步骤与计算
测量试样加热前的纵向(MD)和横向(TD)初始长度L₀。
放入预热好的烘箱中,在规定温度下保持规定时间。
取出冷却至室温后,再次测量纵横向长度L₁。
热收缩率 = (L₀ - L₁) / L₀ × 100%,取3个试样平均值。
4. 行业参考标准
国标要求纵横向热收缩率均应≤5%。
优等品要求更严:105℃/1h条件下,MD≤1.5%,TD≤1.0%。
陶瓷涂覆隔膜在140℃热处理1h后基本无热收缩。
三、实操避坑要点
穿刺测试离散性大:同一样品多次测试结果差异可能较大,需确保样品厚度均匀、夹具夹持力度一致、针尖无磨损。建议每组测5-10个取平均。
热收缩测试方法不统一:业界对"自由放置"还是"加压约束"存在争议。国标采用自由放置,但实际电池内部隔膜受卷绕压力,部分企业会模拟加压工况测试,两种方式结果差异较大,需与客户标准对齐。
高温穿刺进阶测试:除常温穿刺外,建议增加高温(如90℃、130℃)下的穿刺强度测试,评估隔膜在热环境下的机械强度衰减,更全面反映安全边界。
厚度测量精度:穿刺强度计算依赖厚度值,测厚仪精度需达0.1μm级别,且必须在刺穿后立即测量针孔周围厚度,避免样品回弹影响准确性。
来源:网络
NEWS
新闻动态service
行业解决方案