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慧眼識(shí)“材”——鋰電池材料測試技術(shù)梳理(1)

更新時(shí)間:2023-04-21點(diǎn)擊次數(shù):1321

隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展,無論是用于數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電池還是動(dòng)力汽車電池,對(duì)能量密度要求都越來越高,從而促使高能量密度設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)化成為必然趨勢。其中材料輕薄化是實(shí)現(xiàn)電池輕量化的途徑之一。


隨著材料輕薄化的進(jìn)程加快,對(duì)材料本身的性能也提出了更高的要求。那么,鋰電池需要做哪些材料測試?



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本期動(dòng)力電池力學(xué)測試將聚焦隔膜的相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)容分享,全面梳理你想知道的一切!


 隔膜 

隔膜是鋰電池及其他液體電解質(zhì)電池的關(guān)鍵部分。鑒于隔膜生產(chǎn)過程中的卷繞和包裝、電池的組裝和拆卸,以及實(shí)際使用中反復(fù)充放電等因素,要求隔膜必須具備一定的物理強(qiáng)度,從而克服上述過程中的物理沖擊、穿刺、磨損和壓縮等帶來的損壞。


01

拉伸試驗(yàn)

一定的機(jī)械強(qiáng)度可保證在電池變形條件下隔膜不發(fā)生破裂,降低電池短路風(fēng)險(xiǎn),提高成品率,提升電池的安全性能,延長電池的使用壽命。

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通??筛鶕?jù) GB/T 1040.3,ISO 527-3 和 ASTM D882 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橫向和縱向拉伸測試獲得拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率結(jié)果,以滿足研發(fā)或質(zhì)控要求。


02

穿刺試驗(yàn)

電池制造時(shí)毛刺和充放電過程中形成的枝晶要求隔膜具有抗穿刺能力。隔膜的穿刺測試對(duì)于確保每個(gè)電池單體在整個(gè)電池使用壽命中的安全性和持久性至關(guān)重要。


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對(duì)于該應(yīng)用,通常參考 GB/T 36363,EN 14477 和 ASTM F1306 等標(biāo)準(zhǔn)測試獲取穿刺強(qiáng)度。需注意的是,必須確保適當(dāng)?shù)脑嚇涌嚲o度和載荷鏈的對(duì)中度。


03

摩擦試驗(yàn)

卷繞工藝使隔膜和電極涂層之間產(chǎn)生機(jī)械負(fù)載,因此有必要測定兩者之間的摩擦系數(shù)。相應(yīng)的特性值對(duì)于設(shè)置卷繞工藝過程中的生產(chǎn)參數(shù)尤為重要。通常根據(jù) GB/T 10006,ISO 8295 和 ASTM D1894 進(jìn)行測試。


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04

沖擊試驗(yàn)
對(duì)于沖擊事件的抗穿刺性是一個(gè)關(guān)鍵的隔膜力學(xué)性能,可用于評(píng)估和選擇具有最佳性能的材料。
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根據(jù) ASTM D3763、ISO 6603 或 UL2591 標(biāo)準(zhǔn),可使用 Instron 的 9450 落錘沖擊設(shè)備進(jìn)行測試,不僅可提供關(guān)于抗穿透性的數(shù)據(jù),還可提供材料能夠承受的最大力和變形。



 Instron 產(chǎn)品特點(diǎn) 
01
智能氣動(dòng)控制裝置
隔膜具有不同的強(qiáng)度和韌性,為試樣夾持提出了挑戰(zhàn)。Instron 的氣動(dòng)平推夾具提供可調(diào)節(jié)的進(jìn)氣壓力,以確保在整個(gè)測試過程中充分夾緊試樣。


配合智能氣動(dòng)控制裝置,可在軟件內(nèi)自定義氣壓,從而更便捷地調(diào)整夾持力,提高測試效率的同時(shí)保證了一致性。




02
碰撞保護(hù)
多種測試類型需求意味著需不斷更換工裝夾具,在此過程中容易出現(xiàn)工裝碰撞的意外。



Instron 的碰撞保護(hù)功能能夠避免用戶由于誤操作造成不必要的設(shè)備或樣品損壞的風(fēng)險(xiǎn)。即使是使用萬能試驗(yàn)機(jī)的新手,操作也無后顧之憂。


03
高精度范圍的力傳感器
穿刺強(qiáng)度和摩擦系數(shù)等參數(shù)的測定,對(duì)力傳感器的系統(tǒng)精度提出了要求。只有系統(tǒng)精度及其范圍足夠高,才能提供更高的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和一致性。

Instron 高精度力傳感器的精度范圍廣,可在低至 0.025N 力值下保證 ±0.5% 的精度。



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