孔隙率定义及算法-电池隔膜行业
锂电池隔膜基础知识
．电池隔离膜1．功用：(1)阻隔电池正负极2)让离子电流（ionic current ）通过，但阻力要尽可能地小。
因此，吸收电解液之后所表现出来的离子导电度便与(1)隔离膜孔隙度（porosity ）、(2)孔洞弯曲度（tortuosity ）、(3)电解液导电度、(4)隔离膜厚度、及(5)电解液对隔离膜的润湿程度等因素有关系隔离膜的引入而对离子传导所额外产生之电阻，应该是隔离膜吸收电解液之后的电阻减去与隔离膜相同面积和厚度之纯电解液的电阻，亦即R (隔离膜) = R (隔离膜 +电解液) – R (电解液) 电阻R 的定义为：Aσ1R ⨯=（ 是离子传导途径的长度，A 是离子传导的有效面积，σ是离子导电度（比电阻ρ的倒数））多孔薄膜的孔洞弯曲度ds T =s 是离子经由隔离膜所必须行经之长度，d 则是隔离膜的厚度。
多孔薄膜的孔隙度P 之定义为孔洞的体积和隔离膜外观几何体积的比值Ad A P s s =（其中A s 代表隔离膜负责离子传导的有效面积）所以得T P A A s ⨯= ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=1 R 2P T R 電解液隔離膜 吸收了电解液之后的隔离膜，其电阻是原先没有隔离膜存在时的 (T 2/P) 倍。
当孔洞弯曲度T 愈大，薄膜孔隙度P 愈小时，隔离膜的电阻就愈大2. 隔离膜之材质与制备隔离膜具多孔性的结构，孔径范围约在0.1 μm 或100 nm ，表面积非常大，受到电解液侵蚀的机率也当然跟着提高，材料的选择重要。
材质有塑料类、玻璃类、和纤维素（cellulose ）类等，以塑料类为最大宗，最常见的有聚氯乙烯（polyvinyl chloride ；PVC ）、聚醯胺（polyamide ）、聚乙烯（polyethylene ；PE ）、及聚丙烯（polypropylene ；PP ）。
塑料类隔离膜之所以应用地最广，除了是因为它比较易于控制厚度之外，也跟1960年代开始日益成熟的高分子科学及加工技术有密不可分的关系.目前, 商业化的锂离子电池都是采用聚烯烃类（polyolefin ）的多孔高分子薄膜（如表1.1）作为隔离膜，有的是PP ，有的是PE ，也有用PP/PE/PP 三层合一的。
锂电池隔膜——精选推荐
采用静电纺丝法制备锂离子电池隔膜的研究进展摘要：简述了锂离子电池对隔膜的应用要求，以及静电纺丝法制备锂离子电池隔膜的优缺点。
从孔隙率、浸润性、热尺寸稳定性、离子电导率等方面综述了静电纺丝方法制备无纺布型锂电池隔膜的研究进展。
在经典纺丝的基础上，利用接枝功能基团、涂覆无机纳米颗粒、共混制备得到性能优异的无纺布型隔膜。
能源和环境问题已成为当今世界广泛关注的热点，矿物资源日益减少，环境污染日益严重，大力开发新能源和可再生能源的利用技术是世界发展的必然趋势。
锂离子电池因具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全无公害和快速充放电等优点作为绿色能源的重要方向之一，被广泛应用于便携式电子产品，如手机、笔记本电脑、摄录机、电动工具等所需充电电池，以及作为航空航天、深海作业等领域中有关设备的充电电源[1]，并逐步走向电动汽车领域。
据报道，锂离子电池的正负极材料，以及电解液均已实现国产化，唯独锂离子电池隔膜还完全依赖进口，制约了锂离子电池的进一步发展。
作为锂离子电池的关键材料之一，目前隔膜约占电池成本的20％，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、循环性能等特性。
性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
因此，制备高性能锂离子电池隔膜对促进锂离子发展具有重要意义。
1锂离子电池隔膜的性能指标1.1厚度锂离子电池的内部空间是有限的，所以要求隔膜尽量的薄，但是这样会影响到隔膜机械强度。
隔膜越厚，电池阻抗就越大，反之，越薄，其机械性能越差。
一般要求厚度小于25μｍ[2]。
1.2孔隙率一般孔隙率越高，隔膜的透气性、吸液性越好，离子电导率越高、电池的循环性能和使用寿命越好，这是因为高孔隙率更有利于储存电解质，电化学反应时为离子提供更多的通道。
过高的孔隙率会影响到隔膜的机械强度，也更容易被枝晶刺穿造成短路。
商用隔膜隙率大于４０％，孔径１μｍ左右。
电纺纤维膜的孔隙率可以使用正丁醇浸泡法测得。
首先将制得的聚合物电纺膜裁剪成的正方形,先测试厚度,记为h,称重,记为W d;然后将其放入正丁醇中浸泡2小时,用滤纸小心拭去表面多余的液体,称重,记为Ww。
孔隙率的名词解释
孔隙率的名词解释孔隙率是指某一物质或材料中孔隙所占的比例。
在实际应用中，孔隙率是一个重要的物理性质参数，对于许多领域都有着重要的应用价值。
本文将从孔隙率的定义、计算方法、影响因素以及应用领域等方面进行解释和探讨。
一、孔隙率的定义与计算方法孔隙率是指材料中孔隙体积与总体积之比。
通常用百分比表示，计算公式为孔隙率 = （孔隙体积 / 总体积）× 100%。
孔隙体积是指材料中所有孔隙所占的体积，可以通过测量孔隙前后的体积变化来获得。
总体积则是指材料的总体积大小。
二、孔隙率的影响因素1. 材料组成：不同种类的材料由于其组成和结构的不同，孔隙率也会有所差异。
例如，多孔陶瓷相比于金属材料，由于其内部较多的孔隙结构，孔隙率会更高。
2. 加工方法：材料在制备过程中的加工方法也会影响孔隙率。
例如，陶瓷制品在烧结过程中，一方面可以使其内部的孔隙减小或消失，另一方面也可能因加工条件不当导致孔隙率的增加。
3. 表面处理：材料的表面处理也会对孔隙率产生影响。
例如，通过表面涂层或填充物的加入可以填充一部分孔隙，从而减小孔隙率。
4. 温度和压力：在高温和高压环境下，材料的物理性质会发生改变，孔隙率也可能受到影响。
例如，高温下材料的热膨胀性增强，可能导致孔隙率增加。
三、孔隙率的应用领域1. 土壤科学：孔隙率是评价土壤质地和通气性的重要指标。
不同孔隙率的土壤对水分的渗透和保持能力有所不同，对作物生长和根系发育具有重要影响。
2. 岩石力学：对于岩石材料来说，孔隙率是评估其物理性质和力学特性的关键参数之一。
高孔隙率的岩石通常具有较低的强度和较高的渗透性。
3. 材料科学：在材料科学领域，孔隙率被广泛应用于多孔材料的制备和研究。
例如，多孔聚合物材料的孔隙率与吸附性能、力学性能等有关。
4. 水资源管理：孔隙率是研究地下水水文地质特征的重要参数。
通过测定含水层的孔隙率，可以评估地下水的贮存能力和渗透性。
5. 建筑工程：在建筑工程中，孔隙率被用于评估建筑材料的质量和性能。
锂电池导电剂比例和孔隙率_概述说明以及解释
锂电池导电剂比例和孔隙率概述说明以及解释1. 引言1.1 概述：本篇文章旨在探讨锂电池导电剂比例和孔隙率对锂电池性能的影响。
在锂电池领域，导电剂起着重要的作用，它们不仅可以提供电子传导路径，还可以促进离子传输。
同时，孔隙率是描述材料内部孔隙分布程度的参数，在锂电池中也具有关键影响。
1.2 文章结构：本文将按照以下顺序进行论述：首先，我们将简要介绍锂电池导电剂及其特点；其次，我们将详细探讨导电剂比例对锂电池性能的影响，并解释其原因；然后，我们将分析孔隙率与锂电池性能之间的关系，并探讨如何提高孔隙率及其均匀分布；最后，我们将总结本文的主要观点和结论。
1.3 目的：本文旨在帮助读者深入了解锂电池中导电剂比例和孔隙率对于锂电池性能的重要性以及相互关系。
通过对这些因素进行详细阐述和解释，期望读者能够更好地理解锂电池的工作原理，并为锂电池的设计和优化提供一定的指导。
2. 锂电池导电剂比例和孔隙率概述2.1 锂电池导电剂锂电池是一种重要的可再充电能源，其中导电剂在其中起到关键的作用。
导电剂通常由碳材料组成，如石墨、碳纳米管、碳黑等。
导电剂在锂离子嵌入和脱嵌过程中提供导电通道，确保锂离子的高速扩散，并且影响锂电池的功率密度、循环寿命和稳定性。
2.2 导电剂比例对锂电池性能的影响在锂离子嵌入过程中，适当的导电剂数量可以提供更多的传输通道，从而增加了整体的导电性能。
较高比例的导电剂数量还可以改善锂离子扩散动力学特性，提高功率密度。
然而，过量的导电剂数量可能会增加内阻并限制扩散速度，从而降低整体性能。
因此，在设计锂离子电池时，需要合理选择合适数量的导电剂以平衡其对性能的影响。
2.3 孔隙率与锂电池性能的关系孔隙率是指电池正负极材料中的空隙比例，高孔隙率可以提供更多的空间用于锂离子嵌入和脱嵌反应，并且可以增加电极材料的有效表面积。
这将有助于提高锂离子的扩散速率、容量和循环寿命。
然而，过高的孔隙率可能导致电极结构不稳定，容易产生变形和剥离等问题，从而降低电池的循环寿命和稳定性。
1---锂离子电池隔膜材料与应用简介
容量型用于3C产品：该类产品由于直接和人体近 距 离接触，对安全性能要求较高，所以一般建议用 PE 材质或含有PE膜的三层隔膜，用PP材质隔膜强 度 很好，但出现外短路时，不能快速的闭孔减缓反应
的剧烈程度。
倍率电池：该类电池主要用于航模等电子 设备，主 要考虑的是大倍率放电。由于大倍率 放电电池会出 现较大的温升，更主要的是要求 隔膜要有较高的孔 隙率和吸液能力，能尽量多的 让离子通过，但孔径 要合适，不能有破孔和大孔径， 不然大倍率放电可 能导致被击穿。 选择湿法隔膜可能会有一定的优势
各指标测试方法：
a.孔隙率：比较精确的方法使用压汞法，另外可以
用有机溶剂邻苯二甲酸二辛酯 浸润隔膜的方法来测
定，也可以用十六烷来浸润隔膜这两个方法都有一
定的误差，可以作为参考 b.孔径：可以通过计算得到
2
最大孔径 101
8 *0.0173*膜厚度* 气通量
，9810
60
9.075 * 施膜压力* 孔率
2.厚度的均匀性：厚度的均匀性主要是影响电池的 加工，虽然这是很小问题，但在生产上是个很头疼 的问题，尤其使用全自动装配线时。例如极组的入壳
隔膜其他方面的要求：
隔膜的收卷对齐度，线性度方面也有一定的要求， 国 产卷绕机的纠偏性能不是太好，尤其是半自动 型的卷 绕机，会影响极组的对齐度；膜面不平整 会使极组的 正负极和隔膜没有紧密接触，形成死区。
安全性能稍差，最近的检测结果显示强度较以前 有所改善，由于价格太高，目前国内使用asahi隔 膜的较少。
Asahi-Kasei
东燃隔膜：
1.湿法PE单层，原料的分子量较高
2.孔隙率较低，强度较高，安全性能较好，在针刺 ，挤压，冲击等安全试验中有一定优势
电池部件结构表征,比表面积、孔径、孔容、孔隙率
相关领域：负极、正极、电池隔膜、超级电容器、电池行业、能源行业现如今，已经有多种不同的技术手段表征诸如比表面积、孔径及密度等电池部件的结构性质。
本文讨论了使用气体吸附法、压汞法和毛细管流动法测试正负极和隔膜材料实例。
1 为什么要测试电池材料的比表面积、孔径、孔容和密度电池行业的研发人员一直在寻找最安全有效的电池技术来满足当今和未来世界的能源需求。
为了优化设计，电池研发人员更加需要准确地表征负极、正极和隔膜等电池部件的物理性质。
这些性质包括比表面积、孔径、孔容、孔隙率（开孔率）和密度。
1.1 比表面积对于正负极以及隔膜材料来说，比表面积是一个重要的特性指标。
比表面积的差异会影响电池的容量、阻抗、充电放电速率等性能。
如果样品比表面积测试结果与预期的比表面积不同，那么可以说明供应商提供的材料纯度或者粒径不符合要求。
通常，使用BET比表面积测量法评估电池部件的比表面积，它可以测试极低比表面积，最低可至0.01 m2/g。
对于BET比表面积的测量，有静态压力法或者动态流动法两种测试方法供选择。
1.2 孔径和孔容对于电池材料来说，孔径分布也同样重要。
例如，某电极材料的孔径分布发生变化，可能导致材料在实际使用过程中的发生相变或结构变化。
这些测试结果也可用于确定材料的压缩和退火温度与其孔径分布之间的关系。
孔容也是一个重要的性质。
例如，电池隔膜必须有足够的孔容才能容纳足够的电解液。
这样的电池隔膜才有良好的导电性。
通常使用压汞法和气体吸附法测试以上材料性质。
依照材料的孔径范围选取不同的测试方法。
气体吸附法可用于测试微孔材料（d<2 nm）和介孔材料（d：2-50 nm）；对于孔径较大的介孔材料（d>5 nm）和大孔材料（d>50 nm）可采用压汞法。
1.2.1 通孔尺寸和渗透性对于电池隔膜来说，通孔（两端连通的孔）的孔径分布在某些情况下可能比孔径分布更重要。
利用毛细管流动法可以对通孔进行表征，还可以进行渗透性分析来了解孔隙的结构性质。
电池隔膜的基本参数及意义
电池隔膜的基本参数及意义（项目部高鹏）电池隔膜最主要的功能是分隔电池中的正负极板，防止正负极板直接接触产生短路，同时，由于隔膜中具有大量贯通的微孔，电池中的正负离子可以在微孔中自由通过，在正负极板之间迁移形成电池内部导电回路，而电子则通过外部回路在正负电极之间迁移形成电流，供用电设备利用。
（注意：目前有些人解释的隔膜功能时，认为“隔膜可以让离子通过而电子不能通过”的说法是没有根据的，不符合原电池的基本原理，因为电池内部的电解液中只存在正负离子而没有自由电子，电池内部的导电是靠离子在正负极之间的迁移来实现的）对于锂离子电池用隔膜，基本性能参数如下：1、厚度:2、透气率:3、浸润度:4、化学稳定性:5、孔径及分布:6、穿刺强度:7、热稳定性:8、闭孔温度、破膜温度9、孔隙率:基本参数1、厚度对于消耗型锂离子电池（手机、笔记本电脑、数码相机中使用的电池），25微米的隔膜逐渐成为标准。
然而，由于人们对便携式产品的使用的日益增长，更薄的隔膜，比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。
对于动力电池来说，由于装配过程的机械要求，往往需要更厚的隔膜，当然对于动力用大电池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性、2、透气率:从学术角度来说，隔膜在电池中是惰性的，即隔膜不是电池的必要组成部分，而仅仅是电池工业化生产的要求。
隔膜的存在首先要满足它不能恶化电池的电化学性能，主要表现在内阻上。
含电解液的隔膜的电阻率和电解液本身的电阻率之间的比值称为MacMullin数。
一般来说，消耗型锂离子电池的这个数值为接近8，当然这个数值越小越好。
通常来说，锂离子电池隔膜中会有一个透气率的参数，或者叫Gurley数。
这个数是这么定义的，即一定体积的气体，在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间，气体的体积量一般为50cc，有些公司也会标100cc，最后的结果会差两倍。
面积应该是1平方英寸，压力差记不太清楚了。
锂电池隔膜测试方法评述_汤雁
信息记录材料２０１４年第１５卷第２期锂电池隔膜测试方法评述汤雁，苏晓倩，刘浩杰摘要:隔膜是电池的重要组成部分，其具有电子绝缘性，因此可以隔离正负极，避免出现短路现象；同时具有离子导电性，可以保证电池的电化学性能。
正确评价进而科学使用隔膜可以提高电池的综合性能。
本文介绍了电池膈膜的主要测试项目及其对锂电池的参考意义，详细叙述了隔膜各个测试项目的现有测试标准及其测试方法，并对现有方法进行了评述，对锂电池隔膜的测试评价方法提供了参考意见。
关键词:隔膜；锂电池；标准；测试方法中图分类号:ＴＱ３１文献标识码:Ａ文章编号：１００９－５６２４－（２０１４）０２－００４３－０８1引言隔膜是电池的重要组成部分［１，２］，其具有电子绝缘性，因此可以隔离正负极，避免出现短路现象；同时具有离子导电性，可以保证电池的电化学性能。
隔膜的性能对电池的容量、循环性能［３］、充放电倍率等关键特性有显著影响；尤其，锂电池隔膜对电池的安全性也有较大影响。
所以，隔膜性能的优劣直接影响了电池的综合性能。
人们用可测量的理化特性以及电化学特性表征评价隔膜，以判断其对电池性能的定量或定性影响。
电池对隔膜的要求主要有：电子绝缘性高、离子电导率高、电化学稳定性好、易被电解液浸润、机械强度和尺寸稳定、厚度和其他性能均一等。
表１给出了隔膜的主要测试项目及其对电池的参考意义。
表１隔膜主要性能指标［４］Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｋｅｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｓｅｐａｒａｔｏｒ目前，国内尚未形成锂离子电池膈膜的统一测试标准，很多测试项目套用了塑料薄膜、纸制品、纺织品等行业的产品标准进行测定，某些隔膜测试项目还可根据不同原理进行测定。
本文详细介绍了膈膜各个测试项目的收稿日期：２０１４－０２－２６项目基金：国家科技支撑计划（２０１３ＢＡＧ２６Ｂ０１）作者简介：汤雁（１９７０－），女，浙江省人，高级工程师，主要研究方向为化学电源。
（中国电子科技集团公司第十八研究所，天津３００３８４）综述４３DOI:10.16009/13-1295/tq.2014.02.011ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｃｏｒｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ２０１４Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．２原理、现有标准及其测试方法，并对其进行了评述。
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用语的定义
孔隙率:隔膜中孔隙率按以下方法计算.
隔膜中的孔隙率(%) = (总孔隙率的体积/ 隔膜的体积) X 100
4.0 业务顺序
4.1孔隙率测试准备物品
4.1.1 测试样品
4.1.2 样品裁切机
4.1.3 镊子
4.1.4 Emveco厚度测试仪
4.1.5 PC 及Excel软件
4.2 孔隙率测试方法
4.2.1 准备测试样品
1) 用样品裁切机将样品裁切成10cmX10cm大小。
(参考以下照片)注意
刀割伤。
4.2.2. 检测试料重量
1) 裁切成10X10cm的试料，上下各折一遍成1/4大小。
是为检测重量减
少误差。
2) 确认天平水平状态。
如天平水平不符调节天平下部调节钮。
3) 关闭侧面及上面滑动玻璃，按TARE设定0点。
4) 打开侧面滑动玻璃用镊子摆放到秤中心位置。
.
5) 投入试料后电子称画面的数字读取到小数点后4为后直接记录在试料
上
6) 准备好的所有试料反复3)~5)顺序.
4.2.3 试料的厚度测试
1) 对测试厚度的试料展开成原来大小，用测厚仪测试两端1cm的4点，记
录试料的测定值。
详细厚度检测方法参考厚度检测标准书。
照片 1. 10X10 Punch 照片2-1. 裁切前
照片2-1. 裁切后
2) 准备的所有试料按1)方法测试厚度.
4.2.4 孔隙率计算方法
1) 对测定的试料和重量和厚度值(4Point)输入到Excel软件中计算孔隙率
值。
孔隙率计算方法如下。
10cmX10cm的宽度和平均厚度算出体积(cm3)后重量÷体积得出密度.
试料密度(g/cm3) = 重量(g) / [10cm*10cm*(厚度(um)/1000)]
(2) 试料的孔隙率计算方法如下
.
孔隙率(%) = 1- 试料密度(g/cm3)/0.95
参考) 我公司Polyethylene（聚乙烯）的密度指定为0.95g/cm3.。