慧眼識“材”——鋰電池材料測試技術(shù)梳理（1）

更新時間：2023-04-21

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

隨著材料輕薄化的進程加快，對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？

本期動力電池力學(xué)測試將聚焦隔膜的相關(guān)試驗進行內(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。

拉伸試驗

一定的機械強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，提高成品率，提升電池的安全性能，延長電池的使用壽命。

通常可根據(jù) GB/T 1040.3，ISO 527-3 和 ASTM D882 標準進行橫向和縱向拉伸測試獲得拉伸強度和斷裂伸長率結(jié)果，以滿足研發(fā)或質(zhì)控要求。

穿刺試驗

電池制造時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。隔膜的穿刺測試對于確保每個電池單體在整個電池使用壽命中的安全性和持久性至關(guān)重要。

對于該應(yīng)用，通常參考 GB/T 36363，EN 14477 和 ASTM F1306 等標準測試獲取穿刺強度。需注意的是，必須確保適當?shù)脑嚇涌嚲o度和載荷鏈的對中度。

摩擦試驗

卷繞工藝使隔膜和電極涂層之間產(chǎn)生機械負載，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 進行測試。

沖擊試驗

對于沖擊事件的抗穿刺性是一個關(guān)鍵的隔膜力學(xué)性能，可用于評估和選擇具有最佳性能的材料。

根據(jù) ASTM D3763、ISO 6603 或 UL2591 標準，可使用 Instron 的 9450 落錘沖擊設(shè)備進行測試，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

智能氣動控制裝置

隔膜具有不同的強度和韌性，為試樣夾持提出了挑戰(zhàn)。Instron 的氣動平推夾具提供可調(diào)節(jié)的進氣壓力，以確保在整個測試過程中充分夾緊試樣。

配合智能氣動控制裝置，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保證了一致性。

碰撞保護

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。即使是使用萬能試驗機的新手，操作也無后顧之憂。

高精度范圍的力傳感器

穿刺強度和摩擦系數(shù)等參數(shù)的測定，對力傳感器的系統(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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