美國micromeritics / 2023年六月份電子報-如何精確獲得電池隔離膜樣品的孔隙率

1

前言

這段時間的新能源話題有多熱，相信很多人都有感受。社會各界對新能源的關注只增不減，而鋰電池作為新能源領域存在感極強的一部分，更是受到各方討論。上周，Micromeritics 介紹了有關測量鋰離電池材料真實密度的文章，以下進行相關的討論

適用領域

鋰電池的結構中，隔離膜是關鍵的內層元件之一。隔離膜的性能決定了電池的介面結構、內阻等，直接影響電池的容量、充電循環以及安全性能等特性。性能優異的隔離膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔離膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。在評價隔離膜性能時，最重要的性能之一是孔隙率 (Porosity)。

分析方法

通常情況下，會直接採用壓汞法對隔離膜的孔隙率進行測定，孔隙率結果一般在 30% - 50% 左右。但是，壓汞法測試隔離膜孔隙率時通常不可避免的存在由樣品間隙引起的誤差。造成這種誤差的原因是壓汞法測試時需要向樣品倉中逐步填充汞，壓力逐步提升，在這個過程中，會誤將樣品與樣品間的間隙當作孔，並將其體積計算在孔體積內，導致最終孔隙率值偏大。
 

避免這種測量誤差的方法有如下兩種：
1. 回避測試法。
 

測試時，選擇一定的進汞量作為起始進汞量，例如以 3psi 壓力作為起點而非 0psi。這樣能夠有效避開樣品間隙造成的假孔資訊。

2. 計算法。
 

先使用真密度儀（AccuPyc系列）對樣品進行真密度測試，獲取樣品的真密度資料。然後採用壓汞儀（AutoPore 系列）對樣品進行測試，獲得壓汞資料。計算方法如下：
 

先對真密度值取倒數：1/ρ

在壓汞資料中獲取兩個點的累積進汞量值，一個是壓力最高點的累積進汞量，一個是進汞曲線平臺結束時的累積進汞量，並對這兩個數取差值。所得到的數值為樣品內孔體積。

隔離膜孔隙率=[內孔體積 /(1/ ρ+內孔體積) ]* 100%
 

案例分享

以某公司鋰電隔離膜樣品為例其真密度結果：

壓汞結果：

壓力最高點的累積進汞量 =7.30 mL/g

進汞曲線平臺結束時的累積進汞量 =6.63mL/g

即該樣品內孔體積 =7.30-6.63=0.67 mL/g

則樣品孔隙率 =[ 0.67/ (1/0.9745+0.67) ] *100%=39.6%

以上方法能夠有效避免對鋰電池隔離膜空隙率進行分析時出現的誤差，幫助測試結果更加精確。

資料來源：micromeritic官網

若您對此產品有興趣，歡迎蒞臨明技公司-micromeritic產品網頁或www.micromeritics.com參觀