電池隔膜的透氣性測(cè)試

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了電池的結(jié)構(gòu)、電池隔膜的作用以及隔膜透氣性的優(yōu)劣對(duì)電池性能產(chǎn)生的影響，并介紹了隔膜透氣性檢測(cè)專用設(shè)備LabthinkBTY-Den的實(shí)際測(cè)試情況。

隔膜是構(gòu)成電池的基本材料之一，置于電池的正負(fù)電極之間，有利于提高電池的比容量和比能量，降低電池的內(nèi)阻。好的電池隔膜對(duì)于電子絕緣性、離子導(dǎo)電性、材料的厚度和均勻性、力學(xué)強(qiáng)度、耐堿性、透氣性以及電化學(xué)穩(wěn)定性都有要求。


1電池結(jié)構(gòu)


電池主要由正極、負(fù)極、隔板、電解液四部分構(gòu)成（參見圖1），隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前，漿糊紙?jiān)米鞲舭鍙V泛應(yīng)用于糊式電池和紙板電池中，當(dāng)電池工業(yè)發(fā)展到堿性電池、二次電池之后，以前的漿糊紙已經(jīng)無(wú)法滿足電池設(shè)計(jì)的要求，在多種指標(biāo)上均占優(yōu)勢(shì)的隔膜就成為主要使用的隔板了。

2電池隔膜的作用

電池隔膜是電池結(jié)構(gòu)中最重要的一部分，它作為電池的正負(fù)極之間的隔離板，首先它必須具備良好的電絕緣性，其次由于它在電解液中處于浸濕狀態(tài)，必須具備良好的耐堿性，并且要有良好的透氣性等。因此電池制造商在選擇隔膜時(shí)多選用在較廣的溫度范圍內(nèi)（-55℃～85℃）保持電子穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性、和化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)電子呈高阻，對(duì)離子呈低阻，便于氣體擴(kuò)散的盡量薄的隔離板。

隔膜性能的好壞在很大程度上將影響電池的循環(huán)壽命和自放電狀況，隔膜孔洞、厚度、阻抗的設(shè)計(jì)也成為判別電池品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。對(duì)于鎳氫電池，如果隔膜的透氣性不好，電池過充時(shí)正極產(chǎn)生的氧氣可能無(wú)法被快速?gòu)?fù)合掉，造成電池內(nèi)壓升高，當(dāng)壓力升高達(dá)到一定值后將從安全閥泄壓從而造成電解液的損失；隔膜透氣性好將有利于電池的氧復(fù)合順利進(jìn)行，增加電池的耐過充性能。對(duì)于鋰電池，如果隔膜的透氣性不好，將影響鋰離子在正負(fù)極之間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。

3電池隔膜的透氣性檢測(cè)

隔膜的透氣性主要是針對(duì)氧氣而言，它需要達(dá)到一定的范圍以滿足使用要求。隔膜的透氣性、面密度、吸堿百分比等參數(shù)都是相互關(guān)聯(lián)的。如果隔膜透氣性很大，則隔膜的面密度就會(huì)有所降低，這會(huì)對(duì)電池的性能產(chǎn)生一定的影響。但是如果其它各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到理想的范圍內(nèi)，而隔膜的透氣性卻不好，一樣會(huì)影響電池的性能，因此對(duì)隔膜的透氣性進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的。

4BTY-Den透氣性測(cè)試儀

BTY-Den透氣性測(cè)試儀是在LabthinkBTY-B1的基礎(chǔ)上改型制造的。LabthinkBTY-Den采用正壓法，能夠提供的上下測(cè)試腔的壓差可達(dá)0.1Mpa，完全可以滿足電池隔膜透氣性檢測(cè)的壓力條件；再者，BTY-Den采用高分辨率的傳感器為電池隔膜的精確測(cè)量提供了可*保障，由于傳感器的分辨率高，同時(shí)也提高了試驗(yàn)的測(cè)試效率。

使用BTY-Den透氣性測(cè)試儀檢測(cè)電池隔膜A、B，材質(zhì)均未知（客戶提供），壓差為1.22kpa（可調(diào)），部分測(cè)試數(shù)據(jù)詳見表1和表2：

BTY-Den可對(duì)試樣進(jìn)行連續(xù)測(cè)試并且能夠保持高精度、高數(shù)據(jù)重度性，如隔膜A在4月28日的10:26～11:26期間連續(xù)進(jìn)行了9次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別為：211.5，203.6，205.9，220.6，214.4，214.2，217.3，211.4，214.3（單位：s/100cc·in2·1.22kpa），計(jì)算可得測(cè)試平均值是212.6s/100cc·in2·1.22kpa，標(biāo)準(zhǔn)偏差S是5.3，數(shù)據(jù)波動(dòng)百分比CV%是2.49％，由此看出，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、重復(fù)性是相當(dāng)好的。

5總結(jié)

電池隔膜的透氣性是衡量電池隔膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)，進(jìn)而也是衡量電池品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。BTY-Den的問世無(wú)疑可以促進(jìn)隔膜質(zhì)量的檢測(cè)。另一方面也說(shuō)明，Labthink蘭光在阻隔性檢測(cè)領(lǐng)域中的研究已不僅限于軟包裝材料，而且完全具備了為其它行業(yè)制作相關(guān)透氣性測(cè)試設(shè)備的能力。