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慧眼识“材”——锂电池材料测试技术梳理(1)

更新时间:2023-04-21浏览:580次

随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是动力汽车电池,对能量密度要求都越来越高,从而促使高能量密度设计及产业化成为必然趋势。其中材料轻薄化是实现电池轻量化的途径之一。


随着材料轻薄化的进程加快,对材料本身的性能也提出了更高的要求。那么,锂电池需要做哪些材料测试



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本期动力电池力学测试将聚焦隔膜的相关试验进行内容分享,全面梳理你想知道的一切!


 隔膜 

隔膜是锂电池及其他液体电解质电池的关键部分。鉴于隔膜生产过程中的卷绕和包装、电池的组装和拆卸,以及实际使用中反复充放电等因素,要求隔膜必须具备一定的物理强度,从而克服上述过程中的物理冲击、穿刺、磨损和压缩等带来的损坏。


01

拉伸试验

一定的机械强度可保证在电池变形条件下隔膜不发生破裂,降低电池短路风险,提高成品率,提升电池的安全性能,延长电池的使用寿命。

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通常可根据 GB/T 1040.3,ISO 527-3 和 ASTM D882 标准进行横向和纵向拉伸测试获得拉伸强度和断裂伸长率结果,以满足研发或质控要求。


02

穿刺试验

电池制造时毛刺和充放电过程中形成的枝晶要求隔膜具有抗穿刺能力。隔膜的穿刺测试对于确保每个电池单体在整个电池使用寿命中的安全性和持久性至关重要。


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对于该应用,通常参考 GB/T 36363,EN 14477 和 ASTM F1306 等标准测试获取穿刺强度。需注意的是,必须确保适当的试样绷紧度和载荷链的对中度。


03

摩擦试验

卷绕工艺使隔膜和电极涂层之间产生机械负载,因此有必要测定两者之间的摩擦系数。相应的特性值对于设置卷绕工艺过程中的生产参数尤为重要。通常根据 GB/T 10006,ISO 8295 和 ASTM D1894 进行测试。


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04

冲击试验
对于冲击事件的抗穿刺性是一个关键的隔膜力学性能,可用于评估和选择具有最佳性能的材料。
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根据 ASTM D3763、ISO 6603 或 UL2591 标准,可使用 Instron 的 9450 落锤冲击设备进行测试,不仅可提供关于抗穿透性的数据,还可提供材料能够承受的最大力和变形。



 Instron 产品特点 
01
智能气动控制装置
隔膜具有不同的强度和韧性,为试样夹持提出了挑战。Instron 的气动平推夹具提供可调节的进气压力,以确保在整个测试过程中充分夹紧试样。


配合智能气动控制装置,可在软件内自定义气压,从而更便捷地调整夹持力,提高测试效率的同时保证了一致性。




02
碰撞保护
多种测试类型需求意味着需不断更换工装夹具,在此过程中容易出现工装碰撞的意外。



Instron 的碰撞保护功能能够避免用户由于误操作造成不必要的设备或样品损坏的风险。即使是使用万能试验机的新手,操作也无后顾之忧。


03
高精度范围的力传感器
穿刺强度和摩擦系数等参数的测定,对力传感器的系统精度提出了要求。只有系统精度及其范围足够高,才能提供更高的数据准确性和一致性。

Instron 高精度力传感器的精度范围广,可在低至 0.025N 力值下保证 ±0.5% 的精度。



 

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