| 摘要 |
本文簡要介紹了電池的結構、電池隔膜的作用以及隔膜透氣性的優劣對電池性能產生的影響，並介紹了隔膜透氣性檢測專用設備 Labthink BTY-Den 的實際測試情況。 |
| 關鍵詞
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電池,隔膜,透氣性,BTY-Den
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隔膜是構成電池的基本材料之一，置於電池的正負電極之間，有利於提高電池的比容量和比能量，降低電池的內阻。好的電池隔膜對於電子絕緣性、離子導電性、材料的厚度和均勻性、力學強度、耐鹼性、透氣性以及電化學穩定性都有要求。 1、電池結構 電池主要由正極、負極、隔板、電解液四部分構成（參見圖 1），隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前，漿糊紙曾用作隔板廣泛應用於糊式電池和紙板電池中，當電池工業發展到鹼性電池、二次電池之後，以前的漿糊紙已經無法滿足電池設計的要求，在 多種指標上均佔優勢的 隔膜就成為主要使用的隔板了。 
圖 1. 鎳氫電池結構圖 2、電池隔膜的作用 電池隔膜是電池結構中最重要的一部分，它作為電池的正負極之間的隔離板，首先它必須具備良好的電絕緣性，其次由於它在電解液中處於浸濕狀態，必須具備良好的耐鹼性，並且要有良好的透氣性等。因此電池制造商在選擇隔膜時多選用在較廣的溫度范圍內（-55℃～85℃）保持電子穩定性、體積穩定性、和化學穩定性，對電子呈高阻，對離子呈低阻，便於氣體擴散的盡量薄的隔離板。 隔膜性能的好壞在很大程度上將影響電池的循環壽命和自放電狀況，隔膜孔洞、厚度、阻抗的設計也成為判別電池品質好壞的重要指標。對於鎳氫電池，如果隔膜的透氣性不好，電池過充時正極產生的氧氣可能無法被快速復合掉，造成電池內壓昇高，當壓力昇高達到一定值後將從安全閥泄壓從而造成電解液的損失；隔膜透氣性好將有利於電池的氧復合順利進行，增加電池的耐過充性能。對於鋰電池，如果隔膜的透氣性不好，將影響鋰離子在正負極之間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。 3、電池隔膜的透氣性檢測 隔膜的透氣性主要是針對氧氣而言，它需要達到一定的范圍以滿足使用要求。隔膜的透氣性、面密度、吸鹼百分比等參數都是相互關聯的。如果隔膜透氣性很大，則隔膜的面密度就會有所降低，這會對電池的性能產生一定的影響。但是如果其它各項參數均達到理想的范圍內，而隔膜的透氣性卻不好，一樣會影響電池的性能，因此對隔膜的透氣性進行檢測是很有必要的。 4、BTY-Den透氣性測試儀 BTY-Den透氣性測試儀是在Labthink BTY-B1的基礎上改型制造的。Labthink BTY-Den采用正壓法，能夠提供的上下測試腔的壓差可達0.1MPa，完全可以滿足電池隔膜透氣性檢測的壓力條件；再者，BTY-Den采用高分辨率的傳感器為電池隔膜的精確測量提供了可靠保障，由於傳感器的分辨率高，同時也提高了試驗的測試效率。 使用 BTY-Den透氣性測試儀檢測電池隔膜A、B，材質均未知（客戶提供），壓差為1.22kPa（可調）， 部分測試數據詳見表 1和表2： 表 1. 電池隔膜A測試數據 測試時間 | 05/04/27
14:52:33 | 05/04/28 11:26:38 | 05/04/29 8:29:59 | 05/04/30 10:50:59 | 測試溫度（℃） | 23.6 | 23.7 | 24.0 | 24.7 | O2 透氣量 | 212.6 | 214.3 | 209.2 | 212.7 | O2 透氣量mean | 212.2 | S | 2.1 | CV% | 1.01 |
注： O2 透氣量的單位是：s /100cc·in2·1.22kPa 表 2. 電池隔膜B測試數據 測試時間 | 05/04/28 10:18:16 | 05/04/29 11:42:12 | 05/04/30 8:55:04 | 測試溫度（℃） | 23.5 | 24.0 | 24.7 | O2透氣量 | 422.8 | 429.9 | 419.1 | O2透氣量mean | 423.9 | S | 5.5 | CV% | 1.29 |
注： O2 透氣量的單位是：s /100cc·in2·1.22kPa BTY-Den可對試樣進行連續測試並且能夠保持高精度、高數據重度性，如隔膜A在4月28日的10:26～11:26期間連續進行了9次試驗，試驗結果分別為：211.5，203.6，205.9，220.6，214.4，214.2，217.3，211.4，214.3（單位：s /100cc·in2·1.22kPa），計算可得測試平均值是212.6 s /100cc·in2·1.22kPa，標准偏差S是5.3，數據波動百分比CV%是2.49％，由此看出，數據的穩定性、重復性是相當好的。 5、總結 電池隔膜的透氣性是衡量電池隔膜的一項重要指標，進而也是衡量電池品質的一項重要指標。BTY-Den的問世無疑可以促進隔膜質量的檢測。另一方面也說明，Labthink蘭光在阻隔性檢測領域中的研究已不僅 限於軟包裝材料，而且完全具備了為其它行業制作相關透氣性測試設備的能力。 |
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隔膜是構成電池的基本材料之一，置於電池的正負電極之間，有利於提高電池的比容量和比能量，降低電池的內阻。好的電池隔膜對於電子絕緣性、離子導電性、材料的厚度和均勻性、力學強度、耐鹼性、透氣性以及電化學穩定性都有要求。
1、電池結構
電池主要由正極、負極、隔板、電解液四部分構成（參見圖 1），隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前，漿糊紙曾用作隔板廣泛應用於糊式電池和紙板電池中，當電池工業發展到鹼性電池、二次電池之後，以前的漿糊紙已經無法滿足電池設計的要求，在 多種指標上均佔優勢的 隔膜就成為主要使用的隔板了。
圖 1. 鎳氫電池結構圖
2、電池隔膜的作用
電池隔膜是電池結構中最重要的一部分，它作為電池的正負極之間的隔離板，首先它必須具備良好的電絕緣性，其次由於它在電解液中處於浸濕狀態，必須具備良好的耐鹼性，並且要有良好的透氣性等。因此電池制造商在選擇隔膜時多選用在較廣的溫度范圍內（-55℃～85℃）保持電子穩定性、體積穩定性、和化學穩定性，對電子呈高阻，對離子呈低阻，便於氣體擴散的盡量薄的隔離板。
隔膜性能的好壞在很大程度上將影響電池的循環壽命和自放電狀況，隔膜孔洞、厚度、阻抗的設計也成為判別電池品質好壞的重要指標。對於鎳氫電池，如果隔膜的透氣性不好，電池過充時正極產生的氧氣可能無法被快速復合掉，造成電池內壓昇高，當壓力昇高達到一定值後將從安全閥泄壓從而造成電解液的損失；隔膜透氣性好將有利於電池的氧復合順利進行，增加電池的耐過充性能。對於鋰電池，如果隔膜的透氣性不好，將影響鋰離子在正負極之間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。
3、電池隔膜的透氣性檢測
隔膜的透氣性主要是針對氧氣而言，它需要達到一定的范圍以滿足使用要求。隔膜的透氣性、面密度、吸鹼百分比等參數都是相互關聯的。如果隔膜透氣性很大，則隔膜的面密度就會有所降低，這會對電池的性能產生一定的影響。但是如果其它各項參數均達到理想的范圍內，而隔膜的透氣性卻不好，一樣會影響電池的性能，因此對隔膜的透氣性進行檢測是很有必要的。
4、BTY-Den透氣性測試儀
BTY-Den透氣性測試儀是在Labthink BTY-B1的基礎上改型制造的。Labthink BTY-Den采用正壓法，能夠提供的上下測試腔的壓差可達0.1MPa，完全可以滿足電池隔膜透氣性檢測的壓力條件；再者，BTY-Den采用高分辨率的傳感器為電池隔膜的精確測量提供了可靠保障，由於傳感器的分辨率高，同時也提高了試驗的測試效率。
使用 BTY-Den透氣性測試儀檢測電池隔膜A、B，材質均未知（客戶提供），壓差為1.22kPa（可調）， 部分測試數據詳見表 1和表2：
表 1. 電池隔膜A測試數據
測試時間 | 05/04/27
14:52:33 | 05/04/28 11:26:38 | 05/04/29 8:29:59 | 05/04/30 10:50:59 |
測試溫度（℃） | 23.6 | 23.7 | 24.0 | 24.7 |
O2 透氣量 | 212.6 | 214.3 | 209.2 | 212.7 |
O2 透氣量mean | 212.2 |
S | 2.1 |
CV% | 1.01 |
注： O2 透氣量的單位是：s /100cc·in2·1.22kPa
表 2. 電池隔膜B測試數據
測試時間 | 05/04/28 10:18:16 | 05/04/29 11:42:12 | 05/04/30 8:55:04 |
測試溫度（℃） | 23.5 | 24.0 | 24.7 |
O2透氣量 | 422.8 | 429.9 | 419.1 |
O2透氣量mean | 423.9 |
S | 5.5 |
CV% | 1.29 |
注： O2 透氣量的單位是：s /100cc·in2·1.22kPa
BTY-Den可對試樣進行連續測試並且能夠保持高精度、高數據重度性，如隔膜A在4月28日的10:26～11:26期間連續進行了9次試驗，試驗結果分別為：211.5，203.6，205.9，220.6，214.4，214.2，217.3，211.4，214.3（單位：s /100cc·in2·1.22kPa），計算可得測試平均值是212.6 s /100cc·in2·1.22kPa，標准偏差S是5.3，數據波動百分比CV%是2.49％，由此看出，數據的穩定性、重復性是相當好的。
5、總結
電池隔膜的透氣性是衡量電池隔膜的一項重要指標，進而也是衡量電池品質的一項重要指標。BTY-Den的問世無疑可以促進隔膜質量的檢測。另一方面也說明，Labthink蘭光在阻隔性檢測領域中的研究已不僅 限於軟包裝材料，而且完全具備了為其它行業制作相關透氣性測試設備的能力。