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　　在現(xiàn)代社會，鋰離子電池已經(jīng)成為許多設備和產(chǎn)品的主要電源，包括手機.筆記本電腦.電動汽車和無人機等。然而，這些設備的普及也帶來了新的挑戰(zhàn)，尤其是關于鋰電池安全問題的討論。鋰離子電池的“抗穿刺性能”，通常稱為抗穿刺強度或穿刺強度，是衡量其機械完整性和安全性的核心指標。它主要用來評估電池在受到尖銳物體刺穿等特殊情況時，抵抗內部短路和熱失控的能力。為了確保鋰電池的安全使用，需要一種能夠檢測其抗穿刺性能的設備！
 

　　為什么“抗穿刺”如此重要？

　　鋰離子電池一旦被刺穿，正負極可能直接接觸導致內部短路，瞬間產(chǎn)生巨大熱量，引發(fā)熱失控，進而導致起火.爆炸等嚴重安全事故。

　　提升抗穿刺性能，就是為了在這類ji端機械濫用情況下，較大程度地保障電池安全。其中，隔膜作為隔離正負極的物理屏障，其抗穿刺能力是關鍵。

　　測試說明：

　　混合穿刺強度測試的是電極混合物刺穿隔膜造成短路時隔膜所受到的力，方法可以參照NASATM2010-216099《Battery Separator Characterization and Evaluation Procedures for NASA’s Advanced Lithium-ion Batteries》或GB/T21302-2016《包裝用復合膜.袋通則》。混合穿刺強度一般用于電池發(fā)生短路概率的評估，由于鋰離子電池的隔膜與正.負極的粗糙表面有接觸，在電池的組裝和使用過程中，電極表面有可能將隔膜刺穿，因此混合穿刺強度相對穿刺強度而言是一種動態(tài)的指標參數(shù)。

　　鋰電池隔膜耐穿刺強度測試方法：將直徑為100mm的試片安裝在樣膜固定夾環(huán)上，然后用直徑1.0mm，直徑頂端半徑為0.5mm的鋼針，以（50±5）mm/min的速度去頂刺，讀取鋼針穿透試片的負荷。測試片數(shù)5個以上，取其算術平均值。

　　鋰電池隔膜穿刺強度試驗機對隔膜的拉伸強度進行測試，測試過程中要注意夾具間距.拉伸速率以及試樣尺寸等參數(shù)的設定。USABC規(guī)定，隔膜的拉伸強度須滿足如下條件：即當施加1000psi的外力時，隔膜的偏置屈服應小于2％。
 

　　一.鋰電池隔膜拉力試驗機主要技術參數(shù)：

　　1.試驗力：50N；

　　2.試驗機度等級：0.5級；

　　3.試驗力測量范圍：0.2%-100%FS；

　　4.試驗力示值相對誤差：示值的±0.5%以內；

　　5.位移分辨力：0.03m；

　　6.位移示值相對誤差：示值的±0.5%以內；

　　7.試驗力分辨力：試驗力的1/±500000（全程分辨力不變）；

　　8.力控速率調節(jié)范圍：0.01-5%FS/S；

　　9.力控速率相對誤差：設定值的±1%以內；

　　10.橫梁速度調節(jié)范圍：0.001-500mm/min；

　　11.橫梁速度相對誤差：設定值1%以內；

　　12.A/D轉換位數(shù)：滿程有效值±50萬碼；

　　13.測試系統(tǒng)分辨率：1/500000；

　　14.傳感器-通道頻帶測試結果：通道頻帶寬度1000HZ；

　　15.數(shù)據(jù)采集速度：1000點/秒；

　　16.恒力.恒變形.恒位移控制范圍：0.5%--100%FS；

　　17.恒力.恒變形.恒位移控制精度：設定值<10%FS時，為設定值的±1%以內；設定值≥10%FS時，為設定值的±0.1%以內；
 

　　二.主機參數(shù)：

　　1.有效拉伸空間（帶夾具）：500mm；

　　2.主機重量：約110kg；

　　3.電源：電壓220V/50Hz±10%；功率0.4kW；

　　4.主機外型尺寸（長×寬×高）：570×430×1400mm；
 

　　三.應用領域

　　1.電動汽車：隨著電動汽車的普及，對其電池的安全性要求也越來越高。鋰電池隔膜拉力試驗機可以對電池隔膜進行穿刺測試，以確保其在高壓和短路等特殊條件下的安全性。

　　2.儲能系統(tǒng)：儲能系統(tǒng)是未來能源系統(tǒng)的重要組成部分，而電池是儲能系統(tǒng)的核心部件。鋰電池隔膜穿刺試驗機可以對儲能系統(tǒng)的電池隔膜進行安全評估。

　　3.3C產(chǎn)品：許多消費電子產(chǎn)品，如手機.筆記本電腦等，都使用鋰電池作為電源。這些設備的安全性也需要通過隔膜穿刺試驗機進行驗證。
 

　　四.鋰電隔膜概述

　　隔膜在電池中的主要功能是隔離電池正負極，防止短路，同時保證鋰離子在充放電的過程中正常通過微孔通道以保證電池正常工作，因此隔膜的性能對于鋰離子電池的內阻.容量.循環(huán)性能.充放電流密度以及安全性等關鍵指標有重要的影響。

　?。ㄒ唬└裟さ男阅茉u估主要來自穩(wěn)定性.一致性和安全性三個方面，其中穩(wěn)定性的實現(xiàn)難度相對較低，一致性和安全性的實現(xiàn)受制于工藝和材料。

　　1.在穩(wěn)定性方面：電化學穩(wěn)定性較強以及機械強度高的隔膜可以有效降低隔膜受到腐蝕和變形的程度，這對于電池的使用壽命長短相當關鍵。

　　2.在一致性方面：主要考量的是隔膜上微孔的孔徑以及厚度，只有保證較低的電阻和較高的離子導電性，電池才會具有較好的充放電性能。在安全性上，抗穿刺以及耐高溫的隔膜可以有效防止電池在使用過程中出現(xiàn)短路的情況，一旦出現(xiàn)短路，極有可能造成爆炸等事故發(fā)生。

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　　1.隔膜材料與工藝：這是決定性因素。例如，氧化鋁涂覆聚乙烯隔膜的穿刺強度可達426.91 N·mm??。隔膜的抗穿刺強度經(jīng)驗值通常在300-500克力左右。

　　2.電池化學體系：磷酸鐵鋰（LFP）電池在針刺測試中通常表現(xiàn)更安全，能實現(xiàn)“不冒煙.不起火.不爆炸”。而三元鋰（NCM） 和鈷酸鋰（LCO） 電池在穿刺時反應更劇烈。

　　3.電池荷電狀態(tài)（SOC）：SOC越高，能量越大，穿刺時熱失控風險也越高。

　　4.環(huán)境因素：溫度升高或電解液浸潤會降低隔膜力學性能（下降20%-50%），進而影響整體抗穿刺能力。