【鋰電池】DSC測試鋰電池隔膜閉孔溫度熔點

一、概述

隔膜的作用

1. 使電池的正，負極分隔開來，防止短路；

2. 吸附電池中電解液，確保高的離子電導率；

3. 有的還能防止對電池反應有害的物質在電極間遷移；

4. 保證在電池發生異常時使電池反應停止，提高電池的安全性能；

主要作用

1.利用其不導電性使電池正負極隔開，防止短路；

2.依靠自身微孔結構讓鋰離子通過，使電解質反應，保持良好的離子導電性；

3.外部短路或錯誤連接導致大電流，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（Shutdown）Shutdown特性∶

隔膜在大電流或外部短路時微孔閉塞，切斷電流回路的功能（一種安全保護性能）.

主要參數∶隔膜的閉孔溫度（SD）和熔融破裂溫度（MD）

隔膜孔結構的影響∶高曲折度，小孔徑對阻止和切斷異常電流有利；但有對電池離子導電性和放電性有負面影響.

閉孔溫度∶外部短路或非正常大電流通過時所產生的熱量使隔膜微孔閉塞時的溫度.

熔融破裂溫度∶給隔膜進行加熱，當溫度超過其熔點發生破裂的溫度.

SD溫度應低于MD溫度，而且兩個溫差大，但小于190℃（金屬鋰起火溫度）.

SD溫度是電池使用的最高溫度;

熱閉合效應是隔膜對鋰電池的一種特殊保護機制，即當電池的使用溫度過高時，隔膜會自動將原來可以讓鋰離子自由透過的微孔閉合，阻止鋰離子在正、負極之間的交換，使電池內阻增大，從而避免了因溫度過高和電流過大而造成的短路甚至是爆炸的危險。

但是隔膜的閉合性是單向不可逆的，即一旦發生自閉合效應，電池便報廢、不再具有使用價值。隔膜通常采用聚合物作為基材，因此當電池的溫度達到了隔膜基材的熔點時，聚合物熔融流動，從而導致原有的微孔結構閉合，即基材的熔點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、測試標準

GBT 19466.1-2004 塑料 差示掃描量熱法（DSC）第1部分：通則

GB/T 19466.3—2004塑料 差示掃描量熱法（DSC）第3部分∶熔融和結晶溫度及熱焓的測定

三、檢測儀器

四、樣品

取樣品5~10mg左右。

五、實驗步驟

試驗參數：

樣品名稱：隔膜

樣品質量：6.7mg

升溫速率：10℃/min

截止溫度：220℃

氣氛：N₂

流速：50ml/min

5、點擊連接儀器，連接成功后，點擊開始按鈕，設備開始運行。

6、等待試驗結束，對曲線進行分析。

七、實驗結果

熔融在DSC曲線上表現為吸熱峰，由于小分子和聚合物的熔程相差較大，所以目前習慣上規定：對于小分子樣品以DSC 峰基線與峰切線的交點（起始點）作為熔點。對于高分子樣品通常選擇熔融峰的峰溫作為熔點。