本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜檢測(cè)，尤其涉及一種鋰離子電池隔膜的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池隔膜是位于正負(fù)極之間、用于阻隔電子直接接觸又允許鋰離子自由穿梭的重要功能部件。它不僅關(guān)系到電池的循環(huán)壽命、能量密度和倍率性能，也對(duì)安全性起到關(guān)鍵保護(hù)作用；一旦隔膜在使用過程中出現(xiàn)熱縮、孔道堵塞或界面剝離等問題，電池將面臨嚴(yán)重的短路風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)階段常用的聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴隔膜機(jī)械強(qiáng)度較佳、成本較低，但高溫下易收縮或熔融，且離子傳輸能力有限。為提高安全性與高能量密度，研究者在傳統(tǒng)聚烯烴基膜上引入具有三維互通孔道結(jié)構(gòu)的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層（如α-al2o3），以增強(qiáng)隔膜的耐熱性和離子傳輸性能，滿足當(dāng)前電動(dòng)汽車與大型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于電池安全與性能的更高需求。

2、然而，這種多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷層與聚烯烴基膜復(fù)合的隔膜在高溫、長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)等嚴(yán)苛工況下，其微觀結(jié)構(gòu)演變和界面結(jié)合穩(wěn)固度卻難以通過傳統(tǒng)檢測(cè)手段得到精準(zhǔn)評(píng)估。雖然宏觀檢測(cè)（例如測(cè)量熱收縮率、抗拉強(qiáng)度或表面形貌）能夠發(fā)現(xiàn)部分問題，但無(wú)法全面掌握三維網(wǎng)絡(luò)孔道是否堵塞或塌陷，也難以量化陶瓷層與基膜在多重應(yīng)力（高溫、振動(dòng)、電化學(xué)循環(huán)）下的結(jié)合衰退情況。尤其在實(shí)際場(chǎng)景中，當(dāng)電池需要兼顧快速充放電和高安全性時(shí)，隔膜的微觀孔道結(jié)構(gòu)及界面穩(wěn)定狀態(tài)就顯得至關(guān)重要。因此，如何針對(duì)這類兼具三維互通孔道與界面多層耦合特性的復(fù)合隔膜，建立可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與定量表征其微觀結(jié)構(gòu)變化的高精度檢測(cè)方法，便成為亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜復(fù)合隔膜在高溫、長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)等嚴(yán)苛工況下，難以精準(zhǔn)評(píng)估其微觀結(jié)構(gòu)演變與界面結(jié)合牢固度，從而無(wú)法滿足對(duì)高安全性與高性能需求的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種鋰離子電池隔膜的檢測(cè)方法，所述鋰離子電池隔膜的檢測(cè)方法包括：

3、采用至少兩種不同黏度的測(cè)試溶液對(duì)隔膜進(jìn)行多級(jí)浸潤(rùn)檢測(cè)，獲取透過率數(shù)據(jù)并確定浸潤(rùn)遲滯區(qū)域；

4、對(duì)所述浸潤(rùn)遲滯區(qū)域施加周期性熱脈沖檢測(cè)，獲取溫度-時(shí)間曲線數(shù)據(jù)并確定熱擴(kuò)散異常區(qū)域；

5、對(duì)所述熱擴(kuò)散異常區(qū)域進(jìn)行溫度-浸潤(rùn)交替循環(huán)檢測(cè)，獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)并確定微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域；

6、對(duì)所述微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域進(jìn)行載荷-位移檢測(cè)，獲取界面結(jié)合能數(shù)據(jù)和孔道阻力數(shù)據(jù)并確定結(jié)構(gòu)失效區(qū)域；

7、基于所述結(jié)構(gòu)失效區(qū)域?qū)λ龈裟みM(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分區(qū)，形成應(yīng)用場(chǎng)景適配性評(píng)估數(shù)據(jù)。

8、優(yōu)選的，所述采用至少兩種不同黏度的測(cè)試溶液對(duì)隔膜進(jìn)行多級(jí)浸潤(rùn)檢測(cè)，獲取透過率數(shù)據(jù)并確定浸潤(rùn)遲滯區(qū)域，包括：

9、根據(jù)所述隔膜的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔徑范圍及所述隔膜的聚乙烯基膜的親疏水特性，配制兩種具有不同表面張力的測(cè)試溶液；

10、采用所述測(cè)試溶液中粘度較低的測(cè)試溶液對(duì)所述隔膜的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層進(jìn)行第一次浸潤(rùn)檢測(cè)，獲取第一浸潤(rùn)時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)孔道透過率分布數(shù)據(jù)；

11、采用所述測(cè)試溶液中粘度較高的測(cè)試溶液對(duì)所述隔膜進(jìn)行第二次浸潤(rùn)檢測(cè)，獲取第二浸潤(rùn)時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)孔道透過率分布數(shù)據(jù)；

12、將所述第一浸潤(rùn)時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)孔道透過率分布數(shù)據(jù)與所述第二浸潤(rùn)時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)孔道透過率分布數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確定所述隔膜的浸潤(rùn)遲滯區(qū)域。

13、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述隔膜的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔徑范圍及所述隔膜的聚乙烯基膜的親疏水特性，配制兩種具有不同表面張力的測(cè)試溶液，包括：

14、獲取所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層中主孔道與支孔道的孔徑分布數(shù)據(jù)，所述主孔道的孔徑大于0.5μm，且小于或等于2μm，所述支孔道的孔徑大于0.1μm，且小于或等于0.5μm；

15、根據(jù)所述主孔道與支孔道的孔徑分布數(shù)據(jù)選取一種極性有機(jī)溶劑和一種非極性有機(jī)溶劑，其中所述極性有機(jī)溶劑的分子尺寸小于所述支孔道最小孔徑，所述非極性有機(jī)溶劑的分子尺寸大于所述支孔道最小孔徑且小于所述主孔道最小孔徑；

16、對(duì)所述極性有機(jī)溶劑與所述非極性有機(jī)溶劑分別加入羥基改性納米氧化鋁顆粒進(jìn)行改性，所述納米氧化鋁顆粒的粒徑為5nm至20nm；

17、將改性后的所述極性有機(jī)溶劑與所述非極性有機(jī)溶劑分別與表面活性劑混合，配制得到兩種具有不同表面張力的測(cè)試溶液。

18、優(yōu)選的，所述對(duì)所述浸潤(rùn)遲滯區(qū)域施加周期性熱脈沖檢測(cè)，獲取溫度-時(shí)間曲線數(shù)據(jù)并確定熱擴(kuò)散異常區(qū)域，包括：

19、對(duì)所述浸潤(rùn)遲滯區(qū)域的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜的界面處施加熱脈沖處理；

20、獲取界面處在熱脈沖加載階段的溫度上升曲線數(shù)據(jù)；

21、獲取界面處在熱脈沖卸載階段的溫度衰減曲線數(shù)據(jù)；

22、基于所述溫度上升曲線數(shù)據(jù)和所述溫度衰減曲線數(shù)據(jù)確定多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜界面的熱擴(kuò)散異常區(qū)域。

23、優(yōu)選的，所述基于所述溫度上升曲線數(shù)據(jù)和所述溫度衰減曲線數(shù)據(jù)確定多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜界面的熱擴(kuò)散異常區(qū)域，包括：

24、依據(jù)所述溫度上升曲線數(shù)據(jù)中的溫度突變點(diǎn)將所述界面區(qū)域劃分為熱響應(yīng)快速區(qū)和熱響應(yīng)遲滯區(qū)；

25、從所述溫度衰減曲線數(shù)據(jù)中提取熱量滯留特征區(qū)域，所述熱量滯留特征區(qū)域的溫度衰減速率小于周邊區(qū)域的溫度衰減速率；

26、對(duì)比所述熱響應(yīng)遲滯區(qū)與所述熱量滯留特征區(qū)域的空間分布重疊度，根據(jù)所述空間分布重疊度大于80%的區(qū)域確定為所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜界面的熱擴(kuò)散異常區(qū)域

27、優(yōu)選的，所述對(duì)所述熱擴(kuò)散異常區(qū)域進(jìn)行溫度-浸潤(rùn)交替循環(huán)檢測(cè)，獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)并確定微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域，包括：

28、對(duì)所述熱擴(kuò)散異常區(qū)域?qū)?yīng)處的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層進(jìn)行溫度循環(huán)處理，溫度范圍為50℃至120℃；

29、在所述溫度循環(huán)處理過程中向所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔道網(wǎng)絡(luò)中引入模擬電解液進(jìn)行浸潤(rùn)；

30、獲取所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層在溫度-浸潤(rùn)交替循環(huán)過程中的孔道結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)；

31、根據(jù)所述孔道結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)確定所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域。

32、優(yōu)選的，所述在所述溫度循環(huán)處理過程中向所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔道網(wǎng)絡(luò)中引入模擬電解液進(jìn)行浸潤(rùn)，包括：

33、配制碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸乙基甲酯的混合溶液作為模擬電解液，所述碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸乙基甲酯的體積比為1:1:1；

34、所述溫度循環(huán)處理過程包括升溫階段和降溫階段，其中所述升溫階段的溫度范圍為50℃至120℃，升溫速率為2℃/min，所述降溫階段的溫度范圍為120℃至50℃，降溫速率為1℃/min；

35、在所述升溫階段每升溫10℃向所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔道網(wǎng)絡(luò)中引入0.2ml所述模擬電解液；

36、在所述降溫階段每降溫20℃向所述多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔道網(wǎng)絡(luò)中引入0.1ml所述模擬電解液；

37、在整個(gè)溫度循環(huán)處理過程中，控制所述模擬電解液的累積引入量不超過2ml。

38、優(yōu)選的，所述對(duì)所述微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域進(jìn)行載荷-位移檢測(cè)，獲取界面結(jié)合能數(shù)據(jù)和孔道阻力數(shù)據(jù)并確定結(jié)構(gòu)失效區(qū)域，包括：

39、對(duì)所述微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域所在檢測(cè)位置的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜的界面施加納米載荷，獲取界面位移-載荷曲線數(shù)據(jù)；

40、基于所述界面位移-載荷曲線數(shù)據(jù)計(jì)算所述檢測(cè)位置處多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜的界面結(jié)合能數(shù)據(jù)；

41、沿所述檢測(cè)位置處多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的孔道網(wǎng)絡(luò)走向獲取孔道阻力分布數(shù)據(jù)；

42、根據(jù)所述界面結(jié)合能數(shù)據(jù)和所述孔道阻力分布數(shù)據(jù)確定所述檢測(cè)位置處多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層的結(jié)構(gòu)失效區(qū)域。

43、優(yōu)選的，所述基于所述結(jié)構(gòu)失效區(qū)域?qū)λ龈裟みM(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分區(qū)，形成應(yīng)用場(chǎng)景適配性評(píng)估數(shù)據(jù)，包括：

44、獲取所述結(jié)構(gòu)失效區(qū)域的孔道網(wǎng)絡(luò)損傷率數(shù)據(jù)；

45、獲取所述結(jié)構(gòu)失效區(qū)域所對(duì)應(yīng)的多維網(wǎng)絡(luò)陶瓷涂層與聚乙烯基膜界面的能量衰減率數(shù)據(jù)；

46、根據(jù)所述孔道網(wǎng)絡(luò)損傷率數(shù)據(jù)和所述界面能量衰減率數(shù)據(jù)對(duì)所述隔膜進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定；

47、基于所述風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定結(jié)果生成所述隔膜在50℃至120℃溫度環(huán)境下的應(yīng)用場(chǎng)景適配性評(píng)估數(shù)據(jù)。

48、本發(fā)明的檢測(cè)方法從多個(gè)層面解決了復(fù)合隔膜在高溫與長(zhǎng)期循環(huán)環(huán)境中微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和界面結(jié)合牢固度評(píng)估的技術(shù)難題。首先，方法通過多級(jí)浸潤(rùn)測(cè)試對(duì)隔膜的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步篩查，采用不同黏度的溶液以分級(jí)方式滲透到隔膜孔道內(nèi)。高黏度溶液滲透較慢，而低黏度溶液則能迅速滲透通暢的孔道。通過觀察溶液浸潤(rùn)的差異，可以精準(zhǔn)識(shí)別局部孔道是否存在堵塞或異常。這個(gè)步驟有效解決了現(xiàn)有方法無(wú)法深入探測(cè)復(fù)合隔膜微觀結(jié)構(gòu)變化的缺點(diǎn)，通過多種溶液的浸潤(rùn)特性，能夠更敏感地捕捉到不均勻性和潛在的內(nèi)在缺陷。

49、接下來，方法通過對(duì)識(shí)別出的異常區(qū)域施加周期性熱脈沖加載，結(jié)合熱響應(yīng)分析，進(jìn)一步檢測(cè)隔膜的界面熱擴(kuò)散特性。傳統(tǒng)的熱穩(wěn)定性測(cè)試多為靜態(tài)測(cè)量，而本發(fā)明利用熱脈沖方式，能夠在短時(shí)間內(nèi)揭示出隔膜界面或孔道的熱擴(kuò)散不均現(xiàn)象，這對(duì)于判斷界面是否存在微裂紋、孔道是否發(fā)生塌陷等問題至關(guān)重要。這一過程有效識(shí)別了隔膜在不同溫度和應(yīng)力作用下的界面失效風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)的深度分析提供了明確方向。

50、隨后，方法通過溫度與浸潤(rùn)交替循環(huán)施加多重應(yīng)力，模擬隔膜在電池工作過程中的熱-濕環(huán)境變化。每輪交替循環(huán)都加速了涂層內(nèi)孔道的疲勞演化，幫助檢測(cè)其在真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中的劣化趨勢(shì)。此步驟通過長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)的模擬，更全面地反映了隔膜在熱脹冷縮與液體浸潤(rùn)干燥過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化，補(bǔ)充了傳統(tǒng)檢測(cè)中無(wú)法模擬實(shí)際環(huán)境壓力的不足。

51、最后，納米級(jí)的載荷-位移檢測(cè)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域進(jìn)行了精細(xì)化分析，進(jìn)一步量化了界面結(jié)合能和孔道阻力。這一高精度測(cè)試能夠從微觀層面判斷隔膜界面的穩(wěn)固性，識(shí)別出可能存在的結(jié)構(gòu)失效區(qū)域。這些步驟綜合起來，準(zhǔn)確反映了復(fù)合隔膜在不同應(yīng)力條件下的微觀結(jié)構(gòu)變化和老化機(jī)制，有效地解決了傳統(tǒng)檢測(cè)手段難以精準(zhǔn)表征復(fù)合隔膜在高溫和長(zhǎng)周期循環(huán)中穩(wěn)定性的問題。