一种电池隔膜的选用方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种电池隔膜的选用方法及其应用。本发明专利技术所述选用方法包括如下步骤：根据待测电池体系，构建含标准隔膜的电池模型Ⅰ；对电池模型I进行绝热热失控测试，得到电池模型Ⅰ的测试数据，进而得到自放热起始温度T0和热失控起始温度T

【技术实现步骤摘要】
一种电池隔膜的选用方法及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种电池隔膜的选用方法及其应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池(lithium
‑
ion batteries，LIB)作为新一代的二次电池体系，有着能量密度高、质量轻的优点，是目前最先进的储能设备之一。其中，锂离子电池安全问题是人们最为关注的问题之一，其中电池内部短路等原因造成的热失控是引起锂电池安全问题的主要因素之一。由于电池的隔膜通常处于锂离子电池的正负极之间，控制电解质浸润运输锂离子，对减少或避免电池发生热失控具有重要的作用。针对锂离子电池的安全性问题，从电池的隔膜角度出发采取了许多措施，如：添加阻燃剂或高稳定性陶瓷材料到传统隔膜制备过程中；制备高热稳定性的新型隔膜；制备具有热关断性能的锂离子隔膜等。目前已发表的热熔断隔膜的响应温度、响应时间范围广泛且差异较大，比如响应温度可为80
‑
230℃，响应时间可为30s
‑
120min均存在数量级的差别，难以较为准确、快速地判断热熔断隔膜是否可适用于特定的电池材料体系中。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种新的电池隔膜的选用方法，该检测方法是基于电池热失控机理可准确、快速地判断热熔断隔膜是否可适用于特定的电池材料体系中，具有操作简单、检测效果好的特点。
[0004]本专利技术还提出上述电池隔膜的选用方法的应用。
[0005]本专利技术的第一方面，提出了一种电池隔膜的选用方法，包括如下步骤：
[0006]根据待测电池体系，构建含标准隔膜的电池模型Ⅰ；对电池模型I进行绝热热失控测试，得到电池模型Ⅰ的测试数据，进而得到自放热起始温度T0和热失控起始温度T
c
；
[0007]根据位于T0至Tc温度段中的温度T，以及所述绝热热失控测试中电池模型Ⅰ自温度T升温至Tc的所需的时间t，得到T与t之间的关系图，作为可应用于所述待测电池体系的热熔断隔膜的响应温度
‑
响应时间动态范围图；
[0008]确定待测热熔断隔膜的热熔断温度T
’
和响应时间t
’
，根据所述响应温度
‑
响应时间动态范围图，得到所述T
’
于所述动态范围图中对应的最长响应时间，记为t
’
max
，选择T0＜T
’
＜Tc，且t
’
＜t
’
max
的热熔断隔膜，作为可应用于待测电池体系的热熔断隔膜。
[0009]根据本专利技术实施例的电池隔膜的选用方法，至少具有以下有益效果：
[0010]本专利技术中的电池隔膜的选用方法，是基于电池热失控机理、通过响应温度
‑
响应时间范围来对隔膜适用性、安全性进行有效评价，可较为准确、快速地判断热熔断隔膜是否可适用于特定的电池材料体系中(如现有商业化的正极材料、负极材料、电解液的搭配组合等)，具有操作简单、检测效果好的特点，为探究热熔断隔膜(又称热关断隔膜)的商业化应用提供了理论基础，可应用于判断热熔断隔膜是否能用于商业化、应用于商用锂离子电池中。同时可根据所述响应温度
‑
响应时间动态范围图，判断待测热熔断隔膜的安全性能，来
验证热熔断隔膜是否可应用于商业化电池并在响应温度下控制电池热失控，从而对隔膜安全性进行有效评价。
[0011]热熔断隔膜的响应温度：通常为热熔断隔膜中热熔断层(响应材料)的熔点，可选择通过差示扫描量热仪测得，并称熔断层材料为响应材料。
[0012]热熔断隔膜的响应时间：通常是指，在热熔断隔膜的响应温度下热熔断隔膜中的热熔断层从高孔隙率状态转变为致密状态阻碍锂离子传输所需的时间。
[0013]本专利技术中，响应温度
‑
响应时间动态范围图中，横坐标为响应温度，纵坐标为响应时间，其是根据位于T0至Tc温度段中的温度T，以及所述绝热热失控测试中电池模型Ⅰ自温度T升温至Tc的所需的时间t，形成T与t之间的关系曲线，继而与横坐标围合形成动态范围区域。当待测热熔断隔膜的热熔断温度T
’
和响应时间t
’
位于动态范围区域内，所述待测热熔断隔膜作为可应用于待测电池体系的热熔断隔膜。
[0014]标准隔膜，可为常规商业锂离子电池中的常规隔膜。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，根据所述测试数据，得到电池模型Ⅰ的热失控温度
‑
时间曲线图，进而得到自放热起始温度T0和热失控起始温度T
c
。
[0016]可选地，对测试数据依据电池热失控阶段进行分阶段数据分析(如自放热阶段前、自放热阶段、热失控阶段)，处理得到热失控温度
‑
时间曲线图。
[0017]将电池模型I的热失控温度
‑
时间曲线图进行温度范围筛选并进行数学处理，得到可应用于待测电池体系的热熔断隔膜的响应温度
‑
响应时间动态范围图，其中，横坐标为响应温度，响应温度段的选择是根据内部具体组分在热失控不同阶段的变化进行分析，得到响应温度段为自放热起始温度点T0至热失控起始温度点T
c
，纵坐标为响应时间t，最长响应时间的确定是依据在响应温度T下自放热过程中电池热量聚集，致使整体电池温度上升至T
c
所需的时间。
[0018]优选地，本专利技术中，对所测电池模型Ⅰ进行热失控行为的特征温度点的分析(得到自放热起始温度T0，热失控起始温度T
c
，T0至Tc温度段的温升速率)，根据绝热热失控测试获得T0，T
c
下的时间分别为t0，t
c
，对T0至T
c
响应温度范围内的每一个温度点T做时间差(时间差为绝热热失控测试中电池模型Ⅰ自温度T升温至Tc的所需的时间t)，计算得到响应温度T与响应时间t的变化关系，由此可得到热熔断隔膜的响应温度
‑
响应时间动态范围图。
[0019]本专利技术中，可先根据热熔断隔膜的响应温度
‑
响应时间动态范围图在备选响应材料中进行选择，选择熔点(响应温度)在动态范围图中动态范围区域所处的响应温度范围(T0至T
c
响应温度段)内的响应材料。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，采用示差扫描量热法，得到所述待测热熔断隔膜的响应温度。优选地，采用示差扫描量热法，得到所述待测热熔断隔膜中热熔断层(响应材料)的熔点，并以此为热熔断隔膜的响应温度。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，通过扫描电镜观测或者采用充放电测试方法，得到所述待测热熔断隔膜的响应时间；其中所述充放电测试方法包括如下步骤：
[0022]采用电池模型I的电池体系，并使用待测热熔断隔膜替换所述标准隔膜，构建电池模型Ⅱ；
[0023]在常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜的选用方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待测电池体系，构建含标准隔膜的电池模型Ⅰ；对电池模型I进行绝热热失控测试，得到电池模型Ⅰ的测试数据，进而得到自放热起始温度T0和热失控起始温度T
c
；根据位于T0至Tc温度段中的温度T，以及所述绝热热失控测试中电池模型Ⅰ自温度T升温至Tc的所需的时间t，得到T与t之间的关系图，作为可应用于所述待测电池体系的热熔断隔膜的响应温度
‑
响应时间动态范围图；确定待测热熔断隔膜的热熔断温度T
’
和响应时间t
’
，根据所述响应温度
‑
响应时间动态范围图，得到所述T
’
于所述动态范围图中对应的最长响应时间，记为t
’
max
，选择T0＜T
’
＜Tc，且t
’
＜t
’
max
的热熔断隔膜，作为可应用于待测电池体系的热熔断隔膜。2.根据权利要求1所述的电池隔膜的选用方法，其特征在于，采用示差扫描量热法，得到所述待测热熔断隔膜的响应温度。3.根据权利要求1所述的电池隔膜的选用方法，其特征在于，通过扫描电镜观测或者采用充放电测试方法，得到所述待测热熔断隔膜的响应时间；其中所述充放电测试方法包括如下步骤：采用电池模型I的电池体系，并使用待测热熔断隔膜替换所述标准隔膜，构建电池模型Ⅱ；在常温下，对电池模型Ⅱ充电使其荷电状态达到95<...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝渊，胡文婷，吕尤，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：