一种穿刺针、隔膜穿刺强度测试装置及测试方法与流程

本申请涉及隔膜性能测试，具体涉及一种穿刺针、隔膜穿刺强度测试装置及测试方法。

背景技术：

1、干法单向拉伸锂电隔膜采用单向拉伸致孔工艺制备，其横向（td方向）强度较低。在电芯叠片工艺过程中，隔膜受到机械应力作用，易产生撕裂破膜，影响电芯制造良率。

2、相关技术中穿刺强度测试方法采用半球形针头，产生的穿刺孔通常是圆形直通孔，而非撕裂孔，该方法只能模拟表征隔膜在叠片之后抵抗异物刺穿的能力，不能引发隔膜撕裂，因而无法表征隔膜在叠片过程中的抗撕裂性能。

3、因此，亟需一种能够模拟电芯叠片工艺实际受力工况、可有效引发隔膜撕裂，进而客观表征干法锂电隔膜叠片过程抗撕裂性能的测试装置及测试方法。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种穿刺针、隔膜穿刺强度测试装置及测试方法，以解决传统半球形针头只能产生圆形穿刺孔、无法引发撕裂的缺陷，无法实现对隔膜抗撕裂性能的准确测试的技术问题。

2、本申请的实施例提供一种隔膜穿刺强度测试装置的穿刺针，包括：

3、针体，所述针体的横截面为矩形；以及

4、穿刺部，所述穿刺部设置于所述针体的一端；所述穿刺部包括第一锥形面组、第二锥形面组和工作端面，所述第一锥形面组和所述第二锥形面组的一端分别与所述针体对应的一组侧面连接，所述第一锥形面组和所述第二锥形面组中的至少一者相对所述针体的轴线方向向内倾斜设置，所述第一锥形面组与第二锥形面组的另一端共同衔接至所述工作端面的边缘；所述工作端面的横截面为长方形。

5、在一些可选的实施例中，所述第一锥形面组相对所述针体的轴线方向向内倾斜设置，所述第二锥形面组沿所述针体的轴线方向延伸设置。

6、在一些可选的实施例中，所述工作端面为圆柱弧面，且所述圆柱弧面沿所述第二锥形面组中心连线的方向延伸。

7、在一些可选的实施例中，所述圆柱弧面的半径的取值范围为0.1mm-0.3mm。

8、在一些可选的实施例中，所述工作端面为长方形平面，所述长方形平面的长边沿所述第二锥形面组中心连线的方向延伸。

9、在一些可选的实施例中，所述第一锥形面组包括两相对设置的侧面，所述两相对设置的侧面之间的夹角为30°-120°。

10、在一些可选的实施例中，所述针体的横截面为正方形。

11、在一些可选的实施例中，所述工作端面的长边和短边的比值的取值范围为2-10。

12、本申请的实施例提供一种隔膜穿刺强度测试装置，包括：

13、如上述任一种实施例所述的穿刺针；以及

14、拉力机，所述拉力机包括固定座、夹持件和驱动机构，所述固定座用于固定所述穿刺针；所述夹持件用于夹持固定待测隔膜样品；所述驱动机构与所述固定座连接，用于驱动所述穿刺针对所述待测隔膜样品进行穿刺。

15、在一些可选的实施例中，所述固定座具有与所述穿刺针的所述针体适配的安装腔，所述安装腔具有第一定位结构，所述针体上具有第二定位结构，所述第一定位结构与所述第二定位结构配合，以使所述工作端面的长边与待测隔膜样品的纵向垂直。

16、本申请的实施例提供一种隔膜穿刺强度测试方法，其步骤包括：

17、将待测隔膜样品固定于夹持件上，并将穿刺针安装于固定座上，使所述穿刺针的工作端面的长边与所述待测隔膜样品的纵向垂直；

18、利用驱动机构以设定速度驱动所述穿刺针对所述待测隔膜样品进行穿刺，记录穿刺过程中的力和位移参数，以获得所述待测隔膜样品的撕裂强度。

19、在一些可选的实施例中，记录穿刺过程中的力和位移参数，以获得所述待测隔膜样品的撕裂强度包括根据所述力和位移参数生成力-位移曲线，将所述力-位移曲线中的第一个峰值作为所述待测隔膜样品的撕裂强度。

20、在一些可选的实施例中，所述穿刺针为上述任一种实施例所述的穿刺针。

21、在一些可选的实施例中，所述待测隔膜样品为干法单向拉伸锂电隔膜。

22、依据上述实施例的穿刺针，包括横截面为矩形的针体和设置在针体一端的穿刺部，该穿刺部的两组锥形面组中的至少一个倾斜设置以收缩为楔形结构，从而能够在穿刺针在正确方向放置时，工作端面的长边与隔膜的横向对齐，短边与隔膜的纵向对齐，能够在膜面内产生定向撕裂分力，对现有干法单向拉伸锂电隔膜可必然引发撕裂孔，克服了传统半球形针头只能产生圆形穿刺孔、无法引发撕裂的缺陷，实现了对隔膜抗撕裂性能的准确测试。且该测试结果与隔膜在叠片过程中一旦产生初始撕裂即判定为失效的实际应用场景直接对应，能够准确反映隔膜在叠片工艺中的抗撕裂能力，对隔膜的制备具有实际应用指导意义，能够有效指导隔膜生产工艺优化，以针对性地解决叠片过程中的隔膜撕裂问题。

23、依据上述实施例的隔膜穿刺强度测试方法，在测试时，将穿刺针的工作端面的长边与待测隔膜样品的纵向垂直，穿刺针工作端面的长条接触边界与隔膜的横向对齐，短边与隔膜的纵向对齐，穿刺加载过程中可诱导裂纹沿隔膜纵向扩展，真实复现干法锂电隔膜叠片工艺过程中隔膜撕裂破膜的失效形式，能够提升测试结果与实际工艺失效的匹配度，从而提高测试评价的准确性。

1.一种隔膜穿刺强度测试装置的穿刺针，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的穿刺针，其特征在于，所述第一锥形面组相对所述针体的轴线方向向内倾斜设置，所述第二锥形面组沿所述针体的轴线方向延伸设置。

3.根据权利要求2所述的穿刺针，其特征在于，所述工作端面为圆柱弧面，且所述圆柱弧面沿所述第二锥形面组中心连线的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的穿刺针，其特征在于，所述圆柱弧面的半径的取值范围为0.1mm-0.3mm。

5.根据权利要求2所述的穿刺针，其特征在于，所述工作端面为长方形平面，所述长方形平面的长边沿所述第二锥形面组中心连线的方向延伸。

6.根据权利要求2所述的穿刺针，其特征在于，所述第一锥形面组包括两相对设置的侧面，所述两相对设置的侧面之间的夹角为30°-120°。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的穿刺针，其特征在于，所述针体的横截面为正方形。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的穿刺针，其特征在于，所述工作端面的长边和短边的比值的取值范围为2-10。

9.一种隔膜穿刺强度测试装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的隔膜穿刺强度测试装置，其特征在于，所述固定座具有与所述穿刺针的所述针体适配的安装腔，所述安装腔具有第一定位结构，所述针体上具有第二定位结构，所述第一定位结构与所述第二定位结构配合，以使所述工作端面的长边与待测隔膜样品的纵向垂直。

11.一种隔膜穿刺强度测试方法，其特征在于，其步骤包括：

12.根据权利要求11所述的一种隔膜穿刺强度测试方法，其特征在于，记录穿刺过程中的力和位移参数，以获得所述待测隔膜样品的撕裂强度包括根据所述力和位移参数生成力-位移曲线，将所述力-位移曲线中的第一个峰值作为所述待测隔膜样品的撕裂强度。

13.根据权利要求11所述的一种隔膜穿刺强度测试方法，其特征在于，所述穿刺针为权利要求1-8中任一项所述的穿刺针。

14.根据权利要求11所述的一种隔膜穿刺强度测试方法，其特征在于，所述待测隔膜样品为干法单向拉伸锂电隔膜。