隔离膜中热物性和微观形貌检测方案(同步热分析仪)

HITACHIInspire the NextTechnical Report本社：上海市海东新区张江高科技园区碧波路690号2号楼102室 TEL：+86-21-5027-3533巾 2勺以东莞分公司：广东省东莞市长安镇市青南路306号金业大厦4楼 TEL：+86-769-8584-5872http：//www.hitachi-hightech.com/hig/C2017 Hitachi Instruments (Shanghai) Co.， Ltd. 隔膜的宏观热物性和微观形貌测定 2011.01 隔膜是锂离子电池内部的较为关键的零部件之一，是由聚乙烯或聚丙烯组成的微孔结构。位于电池正极和负极之间，将正负极活性物质隔开，防止两级级接触而发生短路；此外还需让电解液中的离子在正负极之间能自由通过。当电池内部温度异常时，隔膜发生熔融，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，遮断电流，从而起到安全保护的作用。因此，研究隔膜材料的热物性、以及加热后的结构形貌的变化是非常重要的。 本文针对锂离子隔膜、通过差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)评价了隔膜的热物性，同时，通过扫描探针显微镜(SPM)研究了隔膜经局部加热后的形貌变化。 微观/通过nano-TA2的局部加热和形态观察 图1(a)是通过SPM观察到的隔膜表面的形貌，在50 nm左右认认到细纤维互相缠绕的形态。其次探针接触到隔膜表面、进行局部加热、加热后的形貌图如下图1(b)所示。随着样品的软化，观察到探针的侵入痕迹和熔融的扩散范围(图2)。 探针侵入点 (1)形貌观测 加热熔融后、 图1加热前后的形貌(a)加热前(b)加热后 发生再结晶的区 域 ※)nano-TA2采用热探针加热，探针尖端直径约为30nm。 图2放大图上)形貌图 下)误差信号图像 日立仪器(上海)有限公司Hitachi Instruments (Shanghai)Co.， Ltd. 商品化锂电池隔离膜：由聚乙烯或聚丙烯组成的微孔结构的薄膜。位于电池正极和负极之间，将正负极活性物质隔开，防止两级因接触而发生短路；此外还需让电解液中的离子在正负极之间能自由通过。当电池内部温度异常时，隔膜发生熔融，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，遮断电流，从而起到安全保护的作用。异常高温发热、熔融导致隔膜出现空穴等均会引起电池短路。应用TG+SPM，可对锂离子电池隔膜的热性能和微观形貌进行研究。实验结果可见：该隔离膜的热分解可分为2个阶段，分别在370℃和460℃附近。并且从SPM图中观测到加热后锂离子电池隔膜出现微孔关闭的现象。通过热性能表征和微观形貌观测，我们可以很直观的判断锂离子电池隔膜的基本性能，可为锂离子电池的研发和检测提供借鉴和参考。