电池隔膜的透气性测试[论文]

电池隔膜的透气性测试[论文]

摘要：本文简要介绍了电池的结构、电池隔膜的作用以及隔膜透气性的优劣对电池性能产生的影响，并介绍了隔膜透气性检测专用设备Labthink BTY-Den的实际测试情况。


隔膜是构成电池的基本材料之一，置于电池的正负电极之间，有利于提高电池的比容量和比能量，降低电池的内阻。好的电池隔膜对于电子绝缘性、离子导电性、材料的厚度和均匀性、力学强度、耐碱性、透气性以及电化学稳定性都有要求。

1  电池结构

电池主要由正极、负极、隔板、电解液四部分构成（参见图1），隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前，浆糊纸曾用作隔板广泛应用于糊式电池和纸板电池中，当电池工业发展到碱性电池、二次电池之后，以前的浆糊纸已经无法满足电池设计的要求，在多种指标上均占优势的隔膜就成为主要使用的隔板了。
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图1. 镍氢电池结构图

2  电池隔膜的作用

电池隔膜是电池结构中最重要的一部分，它作为电池的正负极之间的隔离板，首先它必须具备良好的电绝缘性，其次由于它在电解液中处于浸湿状态，必须具备良好的耐碱性，并且要有良好的透气性等。因此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度范围内（-55℃～85℃）保持电子稳定性、体积稳定性、和化学稳定性，对电子呈高阻，对离子呈低阻，便于气体扩散的尽量薄的隔离板。

隔膜性能的好坏在很大程度上将影响电池的循环寿命和自放电状况，隔膜孔洞、厚度、阻抗的设计也成为判别电池品质好坏的重要指标。对于镍氢电池，如果隔膜的透气性不好，电池过充时正极产生的氧气可能无法被快速复合掉，造成电池内压升高，当压力升高达到一定值后将从安全阀泄压从而造成电解液的损失；隔膜透气性好将有利于电池的氧复合顺利进行，增加电池的耐过充性能。对于锂电池，如果隔膜的透气性不好，将影响锂离子在正负极之间的传递，继而影响锂电池的充放电。

3  电池隔膜的透气性检测

隔膜的透气性主要是针对氧气而言，它需要达到一定的范围以满足使用要求。隔膜的透气性、面密度、吸碱百分比等参数都是相互关联的。如果隔膜透气性很大，则隔膜的面密度就会有所降低，这会对电池的性能产生一定的影响。但是如果其它各项参数均达到理想的范围内，而隔膜的透气性却不好，一样会影响电池的性能，因此对隔膜的透气性进行检测是很有必要的。

4  BTY-Den透气性测试仪 BTY-Den透气性测试仪是在Labthink BTY-B1的基础上改型制造的。Labthink BTY-Den采用正压法，能够提供的上下测试腔的压差可达0.1MPa，完全可以满足电池隔膜透气性检测的压力条件；再者，BTY-Den采用高分辨率的传感器为电池隔膜的精确测量提供了可*保障，由于传感器的分辨率高，同时也提高了试验的测试效率。 使用BTY-Den透气性测试仪检测电池隔膜A、B，材质均未知（客户提供），压差为1.22kPa（可调），部分测试数据详见表1和表2： BTY-Den可对试样进行连续测试并且能够保持高精度、高数据重度性，如隔膜A在4月28日的10:26～11:26期间连续进行了9次试验，试验结果分别为：211.5，203.6，205.9，220.6，214.4，214.2，217.3，211.4，214.3（单位：s/100cc·in2·1.22kPa），计算可得测试平均值是212.6s/100cc·in2·1.22kPa，标准偏差S是5.3，数据波动百分比CV%是2.49％，由此看出，数据的稳定性、重复性是相当好的。 5  总结      电池隔膜的透气性是衡量电池隔膜的一项重要指标，进而也是衡量电池品质的一项重要指标。BTY-Den的问世无疑可以促进隔膜质量的检测。另一方面也说明，Labthink兰光在阻隔性检测领域中的研究已不仅限于软包装材料，而且完全具备了为其它行业制作相关透气性测试设备的能力。