一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置及系统的制作方法

本实用新型涉及锂电池测试设备技术领域，具体涉及一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置及系统。

背景技术：

现有锂离子电池隔膜大多采用pe、pp材料，将这种材料制备成多孔隔膜后具备的热闭孔效应是该类隔膜产品具有的重要的安全性能指标之一。热闭孔效应是指隔膜在上升到一定的温度后，隔膜微孔收缩阻隔锂离子传导，使得电池内部正负极间不再发生反应，进而阻止电池热失控进一步发展的现象，具有良好热闭孔效应的隔膜能够及时阻断电池意外的剧烈反应，能够降低电池爆炸的风险。闭孔温度作为一种判断隔膜是否具有合适的热闭孔效应的衡量指标，也是影响现代动力汽车、消费类电子产品的电池安全性因素之一，因此对闭孔温度进行准确的测试和表征对于电池安全性能预测具有重要意义。遗憾的是目前仍没有通用的测试方法和测试标准，各方测试也很难进行统一的衡量。

目前表征闭孔温度主要有以下三种方法：1.隔膜升温后取出测试，对隔膜sem\透气\光学等物理性质进行检测，从而确定闭孔温度范围的方法，该类方法测试精度差，无法准确比较不同隔膜之差异。2.隔膜本征热性能分析：热机械分析法(tma)、差示扫描量热法(dsc)等热性能分析技术能够实时获得隔膜的机械性能随温度变化的关系、隔膜的熔点等参数，间接给出闭孔温度的大致范围，但无法准确测量出闭孔温度值。3.升温阻抗法：该方法是通过阻抗测试设备获取加热时，隔膜产生的阻抗随温度实时变化的关系，得到隔膜电阻突跃的温度点作为闭孔温度的一种方法，该测试方法具有更明确的物理意义，但测试的装置不同，测试出的结果也各有差异。从专利调研结果发现主要有两种原因导致测量误差增大，一是由于接触式阻抗测量会会导致隔膜受压情况各异，并且提高了操作带来的误差，二是接触式测量只能间接测量夹持隔膜的金属电极温度或模具中靠近隔膜位置的温度，从而造成测量结果差异，各方使用的测试方法会存在5℃左右的误差，而pe材料制备的隔膜闭孔温度仅在130-145℃之间波动，该误差大小难以用于准确表征各类隔膜闭孔温度差异，对筛选隔膜帮助不大。

综上所述，现有方法中升温阻抗测试方法，具有设备成本相对较低、测试意义明确的优势，但测试精度仍不高，通过夹持隔膜的金属电极温度的方式无法准确获得隔膜闭孔温度。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型期望在现有条件下开发出更精确高效的闭孔温度测试装置，并且将其应用到实际的生产和实验检测中。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型的一个目的是提供一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置，其特征在于：所述装置由基座部分和测试部分组成；所述基座部分包括第一基座和第二基座；所述测试部分包括第一金属池、第二金属池、垫圈、储液槽、可拆卸固定连接部件；所述基座部分与所述测试部分通过可拆卸固定连接部件连接。

进一步地，所述第一基座开有两个螺纹孔，分别与第二基座上的两个通孔同心对应；所述第一金属池和第二金属池分别放置于第一基座和第二基座上，所述第一金属池和第二金属池均开有一个螺纹小孔；所述垫圈为一对且结构相同，所述垫圈夹持待测试隔膜并放置于围绕储液槽的凸台上，所述储液槽上开有输液孔，所述凸台上开有小孔；所述第一基座与第二基座通过所述可拆卸固定连接部件连接，压紧垫圈形成密封管道。

更进一步地，所述第一基座与第二基座的可拆卸固定连接部件为长紧固螺栓、短紧固螺栓。

更进一步地，所述垫圈的材质为硅胶。

更进一步地，所述第一基座和第二基座的材质为耐高温、有机械强度的绝缘材料。

具体地，所述绝缘材料包括聚四氟乙烯、尼龙。

更进一步地，所述第一金属池和第二金属池以及通过可拆卸固定连接部件连接后形成的密封管道的材质均为具有导电性和机械强度的耐腐蚀的材料。

具体地，所述耐腐蚀材料包括不锈钢、镍。

更进一步地，所述第一金属池和第二金属池中均设有贮液槽，所述贮液槽中装有耐高温电解液。

具体地，所述耐高温电解液中溶剂部分采用沸点高于200℃的有机溶剂。

本实用新型的另一个目的是提供一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试系统，包括测温仪、电阻测试设备、加热装置和测试装置，所述测试装置为上述的非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置，并且所述测试装置置于所述加热装置内，所述储液槽通过导线与所述测温仪连接，所述第一金属池和第二金属池通过在其上螺纹小孔中分别拧入金属螺钉，然后再在金属螺钉上通过导线与所述电阻测试设备连接。

进一步地，所述加热装置为程序控温箱。

进一步地，所述测温仪设置为热电偶温度计。

更进一步地，所述热电偶温度计的测试端通过输液孔放置于储液槽中。

进一步地，所述电阻测试设备为交流阻抗测试仪。

本实用新型有益效果如下：

1)本实用新型通过将温度计的测试端放置于储液槽中，从而能够直接测量被测隔膜表面环境温度，准确表征隔膜闭孔效应和温度关系，大大的减小了测量误差；

2)本实用新型提供一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置，采用隔膜浸没在电解液中的方式模拟在电池中实际使用隔膜的情景，这种非接触式的设计，一是更接近实际使用的模拟场景，更好的筛选隔膜，二是能够排除压力对高分子材料在熔融软化阶段变形的影响，更准确表征隔膜本征热闭孔效应，降低操作带来的测量误差；

3)本实用新型具有结构简单、使用方便、实时显示数据、内阻随温度同步变化、误差范围小等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置立体组合图；

图2为本实用新型一种实施方式的非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置立体分解透视图；

图3为本实用新型一种实施方式的一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试系统的结构示意图；

元件标号说明

1第一基座

1-1螺纹孔

2第二基座

2-1通孔

3第一金属池

3-1螺纹小孔

3-2小孔

3-3贮液槽

3-4储液槽

3-5输液孔

4第二金属池

5垫圈

6长紧固螺栓

7短紧固螺栓

8金属螺钉

9测温仪

10电阻测试设备

11加热装置

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施例结合附图进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试装置由基座部分和测试部分组成，其中基座部分由尼龙基座1、尼龙基座2组成；测试部分主要由不锈钢金属池3、不锈钢金属池4、一对硅胶垫圈5、储液槽3-4、长紧固螺栓6、短紧固螺栓7组成。

如图2所示，尼龙基座1开有两个螺纹孔1-1，分别与尼龙基座2上的两个通孔2-1同心对应，事先将测温热电偶的测试端通过输液孔3-5放置于储液槽3-4内，在不锈钢金属池3和不锈钢金属池4对称放置于尼龙基座1、尼龙基座2中之后，通过长紧固螺栓6、短紧固螺栓7拧紧连接，硅胶垫圈5形成密封管道，加电解液于不锈钢金属池3、4内后，金属螺钉9连接交流阻抗测试仪设备导线，电解液与导线形成导电回路，开启测试设备能够同时获取温度和电阻值数据。

实施例2

如图3所示，本实施例提供的一种非接触式电池隔膜闭孔温度测试系统，包括热电偶温度计9、交流阻抗测试仪10、程序控温箱11和测试装置，测试装置置于程序控温箱11内，储液槽3-4通过导线与热电偶温度计9连接，镍金属池3和镍金属池4通过在其上螺纹小孔3-1中分别拧入金属螺钉8，然后再在金属螺钉8上通过导线与所述交流阻抗测试仪10连接。

该测试系统的测试基本原理是将电解液和两端金属电极(即两个镍金属池3和镍金属池4)组成导电回路，外加电流时，测试获得的电阻值随着隔膜孔隙变化而变化。通过程序控温箱11对该装置进行加热，随着温度上升，借助交流阻抗测试仪获取回路电阻值与隔膜表面温度关系曲线，最终取隔膜刚开始快速上升的温度作为闭孔温度点。

实施例3

如图2所示，聚四氟基座1和聚四氟基座2作为支撑底座并提供测试部分装置密封压紧力，聚四氟基座1设置有两个螺纹孔1-1，分别与穿过聚四氟基座2中的两个通孔2-1的紧固螺栓6、7配合，使得聚四氟基座2和聚四氟基座1之间产生压紧力，为置于其中的测试部分提供密封作用力。

不锈钢金属池3、4结构完全相同，用作测试回路的电极对称放置于聚四氟基座1、2上，其中不锈钢金属池3中螺纹小孔3-1用于连接金属螺钉8，便于交流阻抗测试仪的导线连接。准备测试时，当电解液加入贮液槽3-3后，由输液孔3-5流向储液槽3-4，设置小孔3-2目的是使输液管道在装配完成后，贮液槽3-3和储液槽3-4之间液体能够始终保持压力差，保证电解液顺利流入并填满储液槽3-4。贮液槽3-3的电解池式设计用于保证测试过程中隔膜始终完全处于电解液浸没状态。输液孔3-5也用作热电偶9导线孔，使得热电偶9测试端能够通过并放置于储液槽3-4中，直接测量隔膜表面环境温度。

硅胶垫圈5主要作用是隔断不锈钢金属池3、4，防止直接接触形成短路，并在夹紧时起到密封作用防止电解液从储液槽3-4漏出。使用时，一对硅胶垫片5夹持待测试隔膜并放置于围绕储液槽3-4的凸台上，同时在不锈钢金属池3对称位置处放置不锈钢金属池4于聚四氟基座2上，由紧固螺栓6、7拧紧产生的压力作用于夹持面，夹紧垫片达到密封目的。

以上涉及到公知常识的内容不作详细描述，本领域的技术人员能够理解。

以上所述仅为本实用新型的一些具体实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。