一种隔膜相对介电常数的测试装置

摘要

本申请涉及锂离子电池隔膜测试技术领域，具体而言，涉及一种隔膜相对介电常数的测试装置。一种隔膜相对介电常数的测试装置，包括：上模和下模以及真空通道。下模具有试样测试腔体；上模和下模均设置有测量电极；在合模状态，上模和下模的测量电极上下相对设置，且位于试样测试腔体内；真空通道设置在下模上，并且通道一端连通于试样测试腔体，另一端连通于外部，用于连接真空泵。本申请的隔膜相对介电常数的测试装置，在试验进行中，通过真空通道对试样测试腔体抽真空，保证试样测试环境为真空环境，从而能够排除被测样品中掺入的空气和测试环境中空气对测试结果的影响，进而确保测试结果的精确性。

说明书

技术领域

本申请涉及锂离子电池隔膜测试技术领域，具体而言，涉及一种隔膜相对介电常数的测试装置。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、小型化、超薄化、轻量化和安全性高等多种优势，可制成多种形状与容量的电池，进而满足各种产品的需要，且使用安全性和环保性能都比较好，因而锂离子电池广泛应用于电子产品或新能源汽车领域中。锂离子电池中的隔膜是电池的关键内层组件之一。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能，其性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔材料。为了改善聚烯烃隔膜的性能，满足新一代锂电池的技术要求，如安全，长寿命，电池结构多样性等，陶瓷涂覆隔膜和聚合物涂覆隔膜因此而诞生。但是在对隔膜进行涂敷的过程中，同时会改变隔膜的离子电导率和介电常数，介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。相对介电常数是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。

目前对隔膜相对介电常数的检测主要分为接触式电极测量、非接触式电极测量和模型电容器法三种方法，接触式电极测量根据频率的不同可选用三电极系统和两电极系统进行测量，多对比较厚的薄膜进行测量；非接触式电极测量对非常薄或损耗很小，或准备在高频下进行测量的试样是更加准确的；模型电容器法适用于卷绕电容器介质用薄膜或对接触式电极测量太薄的薄膜；其中，非接触电极测量相对其他两种方法更加准确，但是目前采用的非接触电极测量装置存在测量结果不准确的情况。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种隔膜相对介电常数的测试装置，解决现有隔膜相对介电常数测试不准确的问题。

本申请提供一种隔膜相对介电常数的测试装置，包括：

上模和下模；下模具有试样测试腔体；上模和下模均设置有测量电极；在合模状态，上模和下模的测量电极上下相对设置，且位于试样测试腔体内；以及

真空通道，设置在下模上，并且通道一端连通于试样测试腔体，另一端连通于外部，用于连接真空泵。

本申请的隔膜相对介电常数的测试装置，在试验进行中，通过真空通道对试样测试腔体抽真空，保证试样测试环境为真空环境，从而能够排除被测样品中掺入的空气和测试环境中空气对测试结果的影响，进而确保测试结果的精确性。

进一步地，采用本申请隔膜相对介电常数的测试装置，介电常数仅涉及两个数据(两个厚度值)，其中，上下电极的间距t0为已知量，仅需量取隔膜试样的厚度tg即可，避免过多测量带来结果的不确定性。

在本申请的其他实施例中，上述的下模具有第一接触平面；上模具有第二接触平面；

在合模状态，第一接触平面和第二接触平面抵持；

试样测试腔体沿第一接触平面向远离第二接触平面的方向凹陷。

在本申请的其他实施例中，上述的下模的第一接触平面上设置有定位凸起；上模的第二接触平面上设置有定位凹槽；在合模状态，定位凸起嵌套于定位凹槽；或者

上模的第一接触平面上设置有定位凸起；下模的第二接触平面上设置有定位凹槽；在合模状态，定位凸起嵌套于定位凹槽。

定位功能保证上下模的对称，抽真空排除空气的干扰，提高测试准确性。

在本申请的其他实施例中，上述的测试装置包括密封件；

密封件设置在定位凸起处。

在本申请的其他实施例中，上述的测量电极的形状为圆形。

在本申请的其他实施例中，上述的测量电极设置在第一接触平面和第二接触平面的中间位置。

在本申请的其他实施例中，上述的测试装置包括引线，引线一端连接于测量电极；且引线位于远离第一接触平面和第二接触平面的位置；

引线的另一端穿出于上模和下模，用于连接电桥测试仪。

在本申请的其他实施例中，上述的测试装置包括屏蔽罩；屏蔽罩设置在引线的出口处。

在本申请的其他实施例中，上述的测试装置包括背托电极；背托电极位于远离第一接触平面和第二接触平面的位置；

在本申请的其他实施例中，上述的测试装置包括绝缘脚垫；绝缘脚垫设置在下模的底部。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施方式提供的隔膜相对介电常数的测试装置的结构示意图；

图2为本申请实施方式提供的隔膜相对介电常数的测试装置测试状态的示意图；

图3为本申请实施方式提供的隔膜相对介电常数的测试装置测试流程图。

图标：100-隔膜相对介电常数的测试装置；101-真空通道；110-上模；120-下模；121-试样测试腔体；130-测量电极；122-第一接触平面；111-第二接触平面；140-定位凸起；141-定位凹槽；150-密封件；160-引线；161-出口；170-屏蔽罩；180-背托电极；190-绝缘脚垫；20-电桥测试仪；30-真空泵。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1～图3，本申请实施方式提供隔膜相对介电常数的测试装置100，包括：上模110和下模120。

进一步地，下模120具有试样测试腔体121；上模110和下模120均设置有测量电极130；在合模状态，上模110和下模120的测量电极130上下相对设置，且位于试样测试腔体121内。

进一步地，真空通道101设置在下模120上，并且真空通道一端连通于试样测试腔体121，另一端连通于外部，用于连接真空泵30。

通过设置真空通道101，能够在测试时将试样测试腔体121抽真空，进而使得测试在真空环境下进行，进而能够提高测试的准确度。

需要说明的是，图示中真空通道101的形状走向仅为示意图，具体的形状走向可以根据实际需要以及加工工艺选择其他形状或走向。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的上模110和下模120采用绝缘材料制成。

参照图1，在图示的实施方式中，绝缘材料制成的上模110和下模120形成类似绝缘保护罩的结构，对测量电极130进行保护，进而能够保证样品测试的准确性。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的上模110和下模120主要由四氟等材料制成，形成绝缘保护罩。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的上模110的形状为方形；下模120的形状为圆形。

在本申请其他可选的实施方式中，上述100和下模120的形状也可以设置为其他形状，可以根据实际需要进行选择设置。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的测量电极130的形状呈圆形。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的测量电极130的直径为25mm-35mm。示例性地，上述的测量电极130的直径为26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm或者35mm。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的测量电极130的厚度为1mm-3mm。示例性地，上述的测量电极130的厚度为1.2mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.5mm或者2.8mm。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的测量电极130采用蒸发的金电极制作而成。

通过使得测量电极130采用蒸发的金电极制作而成对测量低损耗的材料如聚乙烯和聚丙烯有更高的精确性。

进一步地，下模120具有第一接触平面122；上模110具有第二接触平面111。

进一步地，在合模状态，第一接触平面122和第二接触平面111抵持。

进一步地，试样测试腔体121沿第一接触平面122向远离第二接触平面111的方向凹陷。

进一步地，试样测试腔体121的底面(待测试隔膜放置在该底面)距离第二接触平面111的距离为1mm。

进一步地，下模120的第一接触平面122上设置有定位凸起140。

进一步地，上模110的第二接触平面111上设置有定位凹槽141。

进一步地，在合模状态，定位凸起140嵌套于定位凹槽141。

使用时，首先将试样放入下模120的试样测试腔体121内，然后盖上上模110，当上摸110的定位凹槽141与下模120的定位凸起140刚好接触对齐，可以进行测试。

通过设置定位凹槽141和定位凸起140，在起到定位的功能之外，还可以为测试腔体提供相对稳定的环境，保证测试结果的准确性。

在本申请其他可选的实施方式中，也可以在上模110的第一接触平面122上设置有定位凸起140；下模120的第二接触平面111上设置有定位凹槽141；在合模状态，定位凸起140嵌套于定位凹槽141。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的定位凹槽141为圆形；上述的定位凸起140为圆环形。进一步地，上述的定位凸起140设置在下模120的周向，定位凹槽141对应设置。

进一步地，在本申请一些实施方式中，上述的定位凸起140的宽度约为5mm。进一步地，上述的定位凹槽141的宽度与上述的定位凸起140的宽度相等，其宽度也约为5mm。

进一步地，在本申请一些实施方式中，该隔膜相对介电常数的测试装置100包括密封件150。

进一步地，在本申请一些实施方式中，密封件150设置在定位凸起140处。

通过设置密封件150能够保证在测试进行时的真空环境。从而能够排除被测样品中掺入的空气和测试环境中空气对测试结果的影响，从而确保测试结果的精确性。

进一步可选地，在本申请一些实施方式中，上述的密封件150为密封圈。

进一步地，测量电极130设置在第一接触平面122和第二接触平面111的中间位置。

进一步地，在本申请一些实施方式中，隔膜相对介电常数的测试装置100包括引线160，引线160一端连接于测量电极130；且引线160位于远离第一接触平面122和第二接触平面111的位置。

进一步地，引线160的另一端穿出于上模110和下模120，用于连接电桥测试仪20。

进一步地，隔膜相对介电常数的测试装置100包括屏蔽罩170；屏蔽罩170设置在引线160的出口161处。

进一步地，隔膜相对介电常数的测试装置100包括背托电极180；背托电极180位于远离第一接触平面122和第二接触平面111的位置。

进一步地，背托电极180连接于测量电极130，引线160连接于背托电极180。

进一步地，隔膜相对介电常数的测试装置100包括绝缘脚垫190；绝缘脚垫190设置在下模120的底部。

进一步地，该隔膜相对介电常数的测试装置100测试环境为干燥间。换句话说，使用时，该隔膜相对介电常数的测试装置100置于干燥间内，温度控制在23±2℃以内，漏点在-40℃以下，测试前，试样需在干燥间放置至少4h，再进行制样和测试，保证结果的准确性。

进一步地，上述隔膜相对介电常数的测试装置100的清洁与保养：应先用酒精或丙酮清洁测量电极表面，然后用干净的绸布擦干。电极间杂质可用干燥氮气吹，如果电极长久不用，还应先用金相砂纸将电极表面的污物磨去，然后再用酒精或丙酮擦洗干净；

进一步地，应用于上述的隔膜相对介电常数的测试装置100的测试试样的处置：测试试样应保证无油污、灰尘、破损等，并在干燥间放置至少4h后再进行制样和测试。

以下示例性地说明该隔膜相对介电常数的测试装置100的使用方法：

参照图2和图3，测试过程按照以下步骤进行：

步骤S1、制样：

在本申请一些实施方式中，准备好被测隔膜试样，将隔膜式样堆叠至厚度约800um，利用裁膜仪将隔膜裁成直径为30mm的圆形，制样数量为3份。

步骤S2、试样厚度测量：

在本申请一些实施方式中，用千分尺量取被测物隔膜的厚度，并记录此时的厚度为tg。

步骤S3、有试样电容值C1测试：

在本申请一些实施方式中，将被测物隔膜放入隔膜相对介电常数的测试装置100的下模120的试样测试腔体121中，试样刚好充满试样测试腔体121为放置完好，盖好上模110，接好测量引线160，平衡电桥测试仪20，开启真空泵30，对隔膜相对介电常数的测试装置100抽真空，测量并记录此时的电容C1和上下电极的距离t0(t0为固定尺寸1000um)，并关上真空泵30。

步骤S4、无试样电容值C2测试：

在本申请一些实施方式中，取出被测物，盖好上模110，开启真空泵，测量并记录此时的电容值C2。

步骤S5、计算并取值：

在本申请一些实施方式中，通过以下公式计算该隔膜的相对介电常数；

利用以下公式计算该隔膜样品的相对电容率(即相对介电常数)：

式中：

ε

C

C

t

t

在本申请一些实施方式中，重复上述方法，测试3份试样，取3份试样的平均值作为该隔膜样品的相对介电常数。

由上述的计算公式可以看出，厚度涉及到两个数据，其中，上下电极的间距t0为已知量，仅需量取隔膜试样的厚度tg即可，避免过多测量带来结果的不确定性。定位功能保证上下模的对称，抽真空排除空气的干扰，测量精度为1um的千分尺，保证被测试样的厚度准确性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。