【锂电池】差示扫描量热仪DSC测试锂电池隔膜闭孔温度熔点

一、概述

隔膜的作用

1. 使电池的正，负极分隔开来，防止短路；

2. 吸附电池中电解液，确保高的离子电导率；

3. 有的还能防止对电池反应有害的物质在电极间迁移；

4. 保证在电池发生异常时使电池反应停止，提高电池的安全性能；

主要作用

1.利用其不导电性使电池正负极隔开，防止短路；

2.依靠自身微孔结构让锂离子通过，使电解质反应，保持良好的离子导电性；

3.外部短路或错误连接导致大电流，隔膜因热变形使微孔闭塞切断电流回路，确保安全.

电流切断特性（Shutdown）Shutdown特性∶

隔膜在大电流或外部短路时微孔闭塞，切断电流回路的功能（一种安全保护性能）.

主要参数∶隔膜的闭孔温度（SD）和熔融破裂温度（MD）

隔膜孔结构的影响∶高曲折度，小孔径对阻止和切断异常电流有利；但有对电池离子导电性和放电性有负面影响.

闭孔温度∶外部短路或非正常大电流通过时所产生的热量使隔膜微孔闭塞时的温度.

熔融破裂温度∶给隔膜进行加热，当温度超过其熔点发生破裂的温度.

SD温度应低于MD温度，而且两个温差大，但小于190℃（金属锂起火温度）.

SD温度是电池使用的最高温度;

热闭合效应是隔膜对锂电池的一种特殊保护机制，即当电池的使用温度过高时，隔膜会自动将原来可以让锂离子自由透过的微孔闭合，阻止锂离子在正、负极之间的交换，使电池内阻增大，从而避免了因温度过高和电流过大而造成的短路甚至是爆炸的危险。

但是隔膜的闭合性是单向不可逆的，即一旦发生自闭合效应，电池便报废、不再具有使用价值。隔膜通常采用聚合物作为基材，因此当电池的温度达到了隔膜基材的熔点时，聚合物熔融流动，从而导致原有的微孔结构闭合，即基材的熔点一般为隔膜的热闭合温度。目前市售隔膜中，PP单层隔膜的热闭合温度为160-165℃，PE单层隔膜的热闭合温度为130-135℃

二、测试标准

GBT 19466.1-2004 塑料 差示扫描量热法（DSC）第1部分：通则

GB/T 19466.3—2004塑料 差示扫描量热法（DSC）第3部分∶熔融和结晶温度及热焓的测定

三、检测仪器

上海和晟 HS-DSC-101A 差示扫描量热仪

四、样品

取样品5~10mg左右。

五、实验步骤

试验参数：

样品名称：隔膜

样品质量：6.7mg

升温速率：10℃/min

截止温度：220℃

气氛：N₂

流速：50ml/min

5、点击连接仪器，连接成功后，点击开始按钮，设备开始运行。

6、等待试验结束，对曲线进行分析。

七、实验结果

熔融在DSC曲线上表现为吸热峰，由于小分子和聚合物的熔程相差较大，所以目前习惯上规定：对于小分子样品以DSC 峰基线与峰切线的交点（起始点）作为熔点。对于高分子样品通常选择熔融峰的峰温作为熔点。