隔膜击穿电压测试装置及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种隔膜击穿电压测试装置，包括直流测试电路，所述直流测试电路的正负极分别引出二根导线，其中一根导线电性连接一固定电极板，另一根导线电性连接在一导电球探头，所述固定电极板上表面为平板结构，所述固定电极板上表面用于放置待测隔膜，所述待测隔膜上方平覆有一活动电极，测试时所述导电球探头与活动电极电性接触。本发明还公开利用该测试装置的测试方法。本发明具有操作简便、设备简单、检测人员可独立操作、检测重复性好、测工作效率高、能较准确快捷的测试出锂离子电池隔膜的击穿电压数值的优点。
【专利说明】隔膜击穿电压测试装置及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子二次电池，尤其是涉及一种操作简便、设备简单、检测人员可独 立操作、检测重复性好、测工作效率高、能较准确快捷的测试出锂离子电池隔膜的击穿电压 数值的隔膜击穿电压测试装置及测试方法。
【背景技术】
[0002] 因为锂离子电池具有自放电效率低、无记忆效应、绿色环保等优点，随着绿色能源 的推广以及小型数码设备的普及，锂离子电池在市场上得到广泛的应用。锂离子电池主要 由正极、负极、隔膜、电解液、外壳五大部分组成。隔膜是置于正负极之间的有孔阻隔材料， 其主要作用为形成离子通路，而不允许电子通过。隔膜性能的优劣直接影响着电池性能 的优劣，尤其对安全性能影响较为明显，因此，需要对隔膜性能的测量来判断一种隔膜的优 劣。
[0003] 目前，不同种类、不同厚度系列的隔膜性能各不相同，很多生产厂家未对隔膜击穿 电压进行有效测试。在锂离子电池制作过程中，需对卷绕电芯进行短路测试，若隔膜击穿电 压过小，测试时隔膜被击穿，卷芯报废，降低制作电池成品率及成本浪费。当锂离子电池正 常工作时，锂离子电池的充放电电压高达4. 2V，如用20um厚度的电池隔膜，在电池正常工 作时需要承受的电场强度为2100V · cm-1，且在电池多次循环后，电池内部极化电压增大， 若电池隔膜的击穿电压过小，电解液干涸区会产生静电击穿现象，使电池内部静电击穿，形 成内部短路，可能引发安全事故。因此，若在隔膜选择时未考虑其击穿电压性能而盲目使 用，会存在很大的成本浪费和安全隐患，为此，需要对锂离子电池隔膜进行击穿电压测试。
【发明内容】
[0004] 为克服上述缺点，提供一种操作简便、设备简单、检测人员可独立操作、检测重复 性好、测工作效率高、能较准确快捷的测试出锂离子电池隔膜的击穿电压数值的隔膜击穿 电压测试装置和测试方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种隔膜击穿电压测试装置，包括直 流测试电路，所述直流测试电路的正负极分别引出二根导线，其中一根导线电性连接一固 定电极板，另一根导线电性连接在一导电球探头，所述固定电极板上表面为平板结构，所述 固定电极板上表面用于放置待测隔膜，所述待测隔膜上方平覆有一活动电极，测试时所述 导电球探头与活动电极电性接触。
[0006] 作为一种优选方式，所述固定电极和活动电极材料为高密度、导电性、强抗氧化 性、高硬度的金属材料。
[0007] 作为一种优选方式，所述活动电极的表面积小于固定电极的表面积；固定电极规 格为：长度介于300-600mm之间，宽度介于300-600mm之间，厚度介于l-3mm之间；活动电极 规格为：长度介于20-50mm之间，宽度介于20-50mm之间，厚度介于l-3mm之间。
[0008] 作为一种优选方式，所述固定电极和活动电极相对的表面平整光滑，表面粗糙度 Ra < 1· 6。
[0009] 作为一种优选方式，所述直流测试电路的参数为：工作电压0-20KV，漏电流 0. l-12mA ;所述直流测试电路的升压速度为：0-500V/S。
[0010] 本发明还公开了一种隔膜击穿电压测试方法，包括如下步骤：
[0011] (1).裁取宽度小于固定电极的长条形隔膜；
[0012] (2).设置直流测试电路的参数：工作电压0-20KV，漏电流0. l-12mA，升压速度为： 0-500V/S ；
[0013] (3).连接固定电极与测试电路；
[0014] (4).放置隔膜于固定电极上表面；
[0015] (5).将活动电极放置于隔膜上表面；
[0016] (6).用测试电路的导电球探头轻触活动电极，开启测试电路开关，开始测试；
[0017] (7).当测试电路检测到有漏电电流，测试电路的蜂鸣器报警时，结束测试，记录此 时显示电压；
[0018] (8).在隔膜同一直线上每间隔50mm以上选取测试点，重复（4)到（7)步骤50-80 次，得到隔膜击穿电压数据；
[0019] (9).数据处理：去除多个最大最小击穿电压数值，取剩余击穿电压的算数平均值 作为最终隔膜击穿电压数据。
[0020] 作为一种优选方式，所述（8)为.在隔膜同一直线上每间隔50mm选取测试点，重 复⑷到（7)步骤60次，得到隔膜击穿电压数据。
[0021] 作为一种优选方式，所述（9)为.去除最大最小各5个击穿电压数值，取剩余50 个击穿电压数值算数平均值作为最终样品击穿电压数据。
[0022] 本发明还公开了一种测试高分子微孔隔膜的吸液率的测试装置，包括手套箱，所 述手套箱密封分隔成三个独立的空间，各独立空间内分别放置有注液装置、真空静置装置 和真空热封装置，所述注液装置和真空热封装置通过气管连接在一转轮除湿装置上。
[0023] 本发明采用直流测试电路：直流升压的方式，当电压升高到一定值时，试样最薄弱 的点最早被击穿，从而能有效的得出试样相对面积内的最低击穿电压值及试样均一性；测 量时选择50-80个点的击穿电压，去除最大最小的多个值，提高了测试数据的准确性，降低 了相对偏差；本发明操作简便，设备简单，检测人员可独立操作，检测重复性好，检测工作效 率高，能较准确快捷的测试出锂离子电池隔膜的击穿电压数值，可适用于各种不同规格的 锂离子电池隔膜材料的检测过程，应用范围广，为厂家提供准确的依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例测试装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面对本发明作进一步详细说明。
[0026] 一种隔膜击穿电压测试装置，包括直流测试电路1，所述直流测试电路1的正负极 分别引出二根导线，其中一根导线电性连接一固定电极板2,另一根导线电性连接在一导电 球探头5,所述固定电极板2上表面为平板结构，所述固定电极板2上表面用于放置待测隔 膜3,所述待测隔膜3上方平覆有一活动电极4,测试时所述导电球探头5与活动电极4电 性接触。
[0027] 本发明的隔膜击穿电压测试装置，在前面技术方案的基础上，固定电极2和活动 电极4材料为高密度、导电性、强抗氧化性、高硬度的金属材料。
[0028] 本发明的隔膜击穿电压测试装置，在前面技术方案的基础上，活动电极4的表 面积小于固定电极2的表面积；固定电极2规格为：长度介于300-600mm之间，宽度介于 300-600mm之间，厚度介于l-3mm之间；活动电极4规格为：长度介于20-50mm之间，宽度介 于20_50mm之间，厚度介于l_3mm之间。
[0029] 本发明的隔膜击穿电压测试装置，在前面技术方案的基础上，固定电极2和活动 电极4相对的表面平整光滑，表面粗糙度Ra < 1. 6。
[0030] 本发明的隔膜击穿电压测试装置，在前面技术方案的基础上，直流测试电路1的 参数为：工作电压0-20KV，漏电流0. l-12mA ;所述直流测试电路1的升压速度为：0-500V/ S〇
[0031] 一种隔膜击穿电压测试方法，包括如下步骤：
[0032] (1).裁取宽度小于固定电极的长条形隔膜；
[0033] (2).设置直流测试电路的参数：工作电压0-20KV，漏电流0. l-12mA，升压速度为： 0-500V/S ；
[0034] (3).连接固定电极与测试电路；
[0035] (4).放置隔膜于固定电极上表面；
[0036] (5).将活动电极放置于隔膜上表面；
[0037] (6).用测试电路的导电球探头轻触活动电极，开启测试电路开关，开始测试；
[0038] (7).当测试电路检测到有漏电电流，测试电路的蜂鸣器报警时，结束测试，记录此 时显示电压；
[0039] (8).在隔膜同一直线上每间隔50mm以上选取测试点，重复（4)到（7)步骤50-80 次，得到隔膜击穿电压数据；
[0040] (9).数据处理：去除多个最大最小击穿电压数值，取剩余击穿电压的算数平均值 作为最终隔膜击穿电压数据。
[0041] 本测试方法采用直流测试电路：直流升压的方式，当电压升高到一定值时，试样 最薄弱的点最早被击穿，从而能有效的得出试样相对面积内的最低击穿电压值及试样均一 性；测量时选择50-80个点的击穿电压，去除最大最小的多个值，提高了测试数据的准确 性，降低了相对偏差；本测试方法操作简便，设备简单，检测人员可独立操作，检测重复性 好，检测工作效率高，能较准确快捷的测试出锂离子电池隔膜的击穿电压数值，可适用于各 种不同规格的锂离子电池隔膜材料的检测过程，应用范围广，为厂家提供准确的依据。
[0042] 下面结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明 本发明，并不限于限制本发明的范围。
[0043] 实施例1
[0044] 本实施例选择密度较高、导电性较好、抗氧化性较强的黄铜作为电极材料。固定 电极规格为：300mm*300mm*2mm (长*宽*高），活动电极规格为：30mm*30mm*2mm (长*宽* 高），表面粗糙度Ra= 1.3。
[0045] 本实施例对16um PP材质的隔膜试样进行测试，具体操作步骤如下：
[0046] 裁取 100mm*5000mm 隔膜 4 ;
[0047] 设置直流测试电路1参数：输出电压6. 00KV，漏电流上限4. 00mA，漏电流下限 1. 00mA ;升压速度 100V/S ;
[0048] 连接固定电极2与测试电路1 ;
[0049] 固定隔膜4于固定电极2上；
[0050] 固定活动电极3于隔膜4上；
[0051] 用测试电路的导电球探头5轻触活动电极3,开启测试电路开关，开始测试；
[0052] 当测试电路检测到有漏电电流，蜂鸣器报警时，结束测试，记录此时显示电压；
[0053] 在隔膜同一直线上每间隔50mm选取测试点，重复以上（4)到（7)步骤60次，得到 隔膜击穿电压数据；
[0054] 数据处理：去除最大最小5个值，取剩余50个值的算数平均值作为最终隔膜击穿 电压数据。表1为测试时记录隔膜击穿电压数据。
[0055] 表1 16um PP材质隔膜击穿电压数值/kv
[0056]
【权利要求】
1. 一种隔膜击穿电压测试装置，其特征在于：包括直流测试电路，所述直流测试电路 的正负极分别引出二根导线，其中一根导线电性连接一固定电极板，另一根导线电性连接 在一导电球探头，所述固定电极板上表面为平板结构，所述固定电极板上表面用于放置待 测隔膜，所述待测隔膜上方平覆有一活动电极，测试时所述导电球探头与活动电极电性接 触。
2. 根据权利要求1所述的隔膜击穿电压测试装置，其特征在于：所述固定电极和活动 电极材料为高密度、导电性、强抗氧化性、高硬度的金属材料。
3. 根据权利要求1所述的隔膜击穿电压测试装置，其特征在于：所述活动电极的 表面积小于固定电极的表面积；固定电极规格为：长度介于300-600mm之间，宽度介于 300-600mm之间，厚度介于l-3mm之间；活动电极规格为：长度介于20-50mm之间，宽度介于 20_50mm之间，厚度介于l_3mm之间。
4. 根据权利要求1所述的隔膜击穿电压测试装置，其特征在于：所述固定电极和活动 电极相对的表面平整光滑，表面粗糙度Ra < 1. 6。
5. 根据权利要求1所述的隔膜击穿电压测试装置，其特征在于：所述直流测试电路的 参数为：工作电压0-20KV，漏电流0. l-12mA ;所述直流测试电路的升压速度为：0-500V/S。
6. -种隔膜击穿电压测试方法，其特征在于包括如下步骤： (1) .裁取宽度小于固定电极的长条形隔膜； (2) .设置直流测试电路的参数：工作电压0-20KV，漏电流0. l-12mA，升压速度为： 0-500V/S ； (3) .连接固定电极与测试电路； (4) .放置隔膜于固定电极上表面； (5) .将活动电极放置于隔膜上表面； (6) .用测试电路的导电球探头轻触活动电极，开启测试电路开关，开始测试； ⑵.当测试电路检测到有漏电电流，测试电路的蜂鸣器报警时，结束测试，记录此时显 示电压； (8) .在隔膜同一直线上每间隔50mm以上选取测试点，重复（4)到（7)步骤50-80次， 得到隔膜击穿电压数据； (9) .数据处理：去除多个最大最小击穿电压数值，取剩余击穿电压的算数平均值作为 最终隔膜击穿电压数据。
7. 根据权利要求6所述的隔膜击穿电压测试方法，其特征在于：所述（8)为.在隔膜 同一直线上每间隔50mm选取测试点，重复（4)到（7)步骤60次，得到隔膜击穿电压数据。
8. 根据权利要求7所述的隔膜击穿电压测试方法，其特征在于：所述（9)为.去除最 大最小各5个击穿电压数值，取剩余50个击穿电压数值算数平均值作为最终样品击穿电压 数据。
【文档编号】G01R31/12GK104090217SQ201410329155
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】秦银银, 杨佳富 申请人:深圳市星源材质科技股份有限公司