锂电池隔膜穿刺测试研究

锂离子二次电池又称充电电池（以下简称锂电池），因其能量密度高、电池电压高等优点，被广泛用作信息终端和消费电子等领域的能源。近年来，其应用范围渐渐扩大至日常生活领域（包括混合电动汽车等），未来的需求将进一步增加。

锂电池的组成部分中，锂电池隔离膜防止正极和负极之间的接触，同时起到允许锂离子通过的间隔物的作用。隔离膜抗穿刺能力对锂电池的安全使用造成重大影响。

锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。锂枝晶的形成会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控引发燃烧爆炸。因此隔离膜抗穿刺能力对电池寿命、安全性有重⼤影响。

隔离膜穿刺强度测试遵循标准《GB/T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜》，以100mm/min的速度，使用直径为1mm，尖端球面R0.5的穿刺针，刺向10mm直径环状固定的隔膜，对隔离膜的抗穿刺能力进行评价。

1．实验部分

1.1 仪器

BOYI 2025-001电子万能试验机        500N气动穿刺夹具

1.2 分析条件 

试验类型：穿刺试验                         负荷传感器容量：50N

试验力精度：显示值的±0.5%           试验速度：100mm/min

试验温度：25℃                               夹具：500N气动穿刺夹具

2．实验介绍

2.1 试验方法

本次使用的是500N气动穿刺夹具，夹具打开、闭合通过夹具右侧手拨开关切换，样品的夹持力由气缸提供，固定样品的上、下环内径Ø10mm。图1为穿刺试验实际状态。

样品尺寸长245mm，宽150mm，厚12um，由专用隔离膜厂家提供（见图1）。

穿刺测试使用的穿刺针直径为1mm，尖端球面R0.5。

图1. 隔离膜样品及穿刺试验图

2.2 试验结果

图 2. 穿刺试验曲线（位移-载荷）

表1 试验数据

图2与表1分别为穿刺试验曲线与试验结果数据。

表1中的试验数据包括最大穿刺力（穿刺测试过程中的最大载荷）、穿刺强度（最大载荷除以样品厚度）、最大位移（最大载荷时的位移减掉样品受力0.3N时位移，避免因样品装夹松紧度不同、更换穿刺针后的初始位置不同的影响。）

从数据可以看出，同一根穿刺针得出的数据，一致性很高、误差小，说明整套测试系统稳定性高。

测试过程中可以发现，BOYI 2025在小力值测试时稳定性好，精度高，稳定可靠。气动穿刺夹具操作方便，测试效率高，样品固定一致性好，保证了测试结果良好的重复性。

3．结论

综上所述，本试验中使用BOYI 2025电子万能试验、50N传感器、500N气动穿刺夹具，可以满足标准《GB T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜》要求，获取锂电池隔离膜穿刺强度等数据，稳定性好，一致性高。