ورقة بطارية القطب الليثيوم أيون هي بنية ثلاث طبقات مادة مركبة من إلكترود واحباط جامع الحالي تكوين طلاء، أي طلاء الجسيمات، طلاء موحد على كلا الجانبين من معدن جامع الحالي السائل، ويتألف بشكل رئيسي من أربعة أجزاء: ( 1) جزيئات المادة النشطة ؛ (2) طور موصل وموثق يخلط مع بعضها البعض (مرحلة الكربون) ؛ (3) المسام ، مليئة بالكهرباء ؛ (4) جامع احباط المعدنية الحالية.
الاستقرار الميكانيكي للقطع القطب له تأثير هام على البطارية، وخصوصا السيليكون القطب السالب، وعندما الإدراج واستخراج الليثيوم في دورات تهمة / التفريغ، وحجم التغيير إلى 270٪ دورة الحياة الفقيرة. هذا التوسع حجم يمكن أن يؤدي إلى جزيئات السيليكون سحقت، ويتم فصل الطلاء عن جامع النحاس الحالي.
يتم التحقق من الطريقة المستخدمة لتحديد العمر المتوقع من الخصائص الهامة من المواد الفعالة وقوة الترابط للطلاء، وحالة عدم طلاء فشل تحليل طلاء من الإفراج الركيزة تشمل طلاء، والتي قد تكون انشقت بسبب الميكانيكية أو الحرارية الإجهاد ، الإجهاد الكهروكيميائي ، إلخ. إن تجريد مادة الطلاء يمكن أن يتجلى بعدة طرق مختلفة: التكسير ، أو التفريغ ، أو التشظي ، أو التقطيع ، أو تشوه البلاستيك. طريقة موثوقة وعملية لقياس طلاء وصفه - توصيف قوة الالتصاق بين الركيزة وآلية فشل معلومات مهمة للوقاية أو قمع فشل التصاق لفهم المعرفة وتساعد على تحسين الأداء العام للجودة الطلاء.
يتم فصل التصاق الفعلي للطلاء من الحمل ليتم تطبيقها على الركيزة. قد تتأثر التصاق الفعلي العديد من العوامل، مثل خشونة من سمك الطلاء، والركيزة والكيمياء السطحية ونتائج الخواص الميكانيكية للطلاء على الركيزة التأثير: قد يتأثر أيضًا قياس الالتصاق الفعلي بطرق الاختبار ، وتشمل الطرق الأكثر شيوعًا اختبار القشر واختبار الانحناء واختبار الخدش واختبار المسافة البادئة.
توضح هذه المقالة بسيطة ملخص الليثيوم قطب البطارية قطعة طرق الاختبار الميكانيكية، وذلك بسبب المستوى الشخصي محدودة، النص هو الخطأ في النقد ترحيب والتعليقات هي أيضا موضع ترحيب لإضافة.
1 ، nanindentation
دعا Nanoindentation أيضا حساسة عمق المسافة البادئة (العمق-SensingIndentation، DSI)، هي واحدة من الخصائص الميكانيكية للمواد من طريقة الاختبار الأكثر بسيطة، ويمكن قياس مجموعة متنوعة من الخصائص الميكانيكية للمواد على المقياس النانوي، مثل الحمل - منحنى الإزاحة ، ومعامل المرونة ، والصلابة ، وصلابة الكسر ، وتأثير تصلب الإجهاد ، والسلوك اللزج أو زحف ، وما إلى ذلك الفيديو التالي هو المبدأ الأساسي ل nanindentation.
الشكل 1 (أ) رسم تخطيطي لاختبار nanindentation ، (ب ، ج) صورة المسح الضوئي قطعة القطب السلبية
FIG 1 هو رسم تخطيطي لمبدأ اختبار نانو المسافة البادئة وصورة بطارية ليثيوم أيون القطب السالب التبويب المسافة البادئة الممسوحة ضوئيا، اختبار، يتم تطبيق تحميل P لإندينتر، إندينتر العينة، والمسافة البادئة اليسار في سطح العينة بعد التفريغ. FIG. 2 هو تحميل nanoindentation نموذجية - منحنى الإزاحة أثناء التحميل يحدث الأولى سطح العينة هو تشوه مطاطيا، كما يتم زيادة الحمل أبعد من ذلك، بدأ تشويه اللدن وتدريجيا، عملية إلغاء التثبيت هي أساسا مشوهة مطاطيا لاستعادة عملية، مشوه اللدن، وفي نهاية المطاف يجعل المسافة البادئة سطح العينة FIG HC هو عمق الاتصال، وحزب التحرير هو النزوح في الحمولة القصوى، وإبسيلون، .. المعلمات أداة رام ذات صلة يفهم من FIG 2، والحمل تدريجيا من 0. يزيد إلى الحمولة القصوى من 30 مليون، خفضت الحمل بعد ذلك خطيا إلى حد كبير، ثم المنحدر من الخط هو الاتصال صلابة S. عينة P عن طريق قياس حمولة الصحافة لتركيب، ومساحة السطح المسافة البادئة على اتصال صلابة S يمكن حساب من صلابة H ومعامل المرونة E.
الشكل 2 الشكل 2. منحنى إزاحة الحمل النموذجي في اختبار nanindentation
FIG 3 هي بطارية ليثيوم أيون (أ) إيجابية و (ب) القطب مرارا حمل الاختبار nanoindentation سلبي - منحنى الإزاحة، و(أ) إيجابية و (ب) والقطب السالب اختبارات معامل مرونة المقابلة لمختلف الدراسات تظهر عمق الاختراق المجهرية والضغوط الداخلية داخل سمك الطلاء الطلاء هو السبب الرئيسي ليس هو نفس التغيير في معامل المرونة للطلاء، وإعداد طبقة أكثر سمكا، وارتفاع كثافة، وكلما زاد الضغط الداخلي، مما تسبب في طلاء اختبار طبقة معامل مرونة أكبر عند عمق الاختراق هو صغير جدا، وخصوصا سطح خشن من العينة، وسوف تنتج تأثيرات سطح كبيرة. ويتسبب هذا أساسا من خشونة السطح، لا سيما عندما بداية الاختبار بيانات غير صحيحة والتشتت. للحد من تأثير الناجمة عن خشونة السطح إلى أقصى حد ممكن، ونحن نوصي لا يقل عن عمق المسافة البادئة معين كان للتأكد من أن عمق الاختراق من عدم اليقين الناجمة عن خشونة سطح صغير نسبيا.
FIG بطارية ليثيوم أيون 3 (أ) إيجابي و (ب) عدد وافر من اختبار مرات nanoindentation الحمل سلبي - منحنى الإزاحة، ومعامل المرونة من اختبارات مختلفة المقابلة لعمق الاختراق (أ) و (ب) والقطب السالب إيجابي
2 ، اختبار الشد
اختبار الشد هي طريقة اختبار لتحمل خصائص المواد المحورية تقاس تحت تحميل الشد. بيانات الاستخدام قد تحدد الحد مرونة الشد من مادة الاختبار التي تم الحصول عليها، واستطالة، معامل المرونة، والحد النسبي، وكمية الحد من منطقة، وسحب قوة الشد ، نقطة العائد ، قوة الغلة وخصائص الشد الأخرى.
الشكل 4 هو حجم عينة اختبار الشد و اختبار اختبار الشد البسيط لقطع قطب بطارية ليثيوم أيون.
الرقم 4 عينات اختبار عينة الشد بطارية ليثيوم أيون القطب وبسيطة اختبار اختبار الشد
FIG 5 هو الضغط الليثيوم الكاثود بطارية ليثيوم أيون، واحباط الأنود واختبار الشد - منحنى الإجهاد، والمواد المعدنية مع الإجهاد نموذجية - منحنى سلالة مماثلة، وعموما المراحل التالية:
1) المرحلة المرنة: على خطي كبير الإجهاد والانفعال بعد التفريغ كما يمكن استعادة لطول الأصلي في منحنى تشوه دعا نقطة العائد من نقطة بنسبة 0.2٪، المقابلة لقوة مقاومة الخضوع، ومن ثم يمكن حساب معامل المرونة. E ، منحدر المنحنى.
2) مرحلة الغلة: يظل الإجهاد متماثلاً في الأساس ، ويزيد الإجهاد بشكل كبير.
3) تعزيز المرحلة: هذه المرحلة هي مرحلة تصلب البلاستيكية، وليس لوحظ القطب بطارية قطعة في هذه المرحلة من التوتر ذروة هو قوة الشد المقابلة لنقطة و.
4) مرحلة التشوه المحلي: في هذا الوقت ، سيتم رقبة العينة حتى تنكسر.
وتظهر عملية كسر الشد قطعة قطب في الشكل 6.
A القطب السالب للبطارية الليثيوم أيون في FIG 5 (أ، ب) و (ج) إيجابي و (د) من الألومنيوم احباط اختبار الشد الإجهاد - منحنى الإجهاد
الشكل 6 الشكل التخطيطي لعملية كسر الشد قطعة قطب
FIG 7 هو الضغط بطارية ليثيوم أيون (أ) القطب السالب، و (ج) القطب الموجب للاختبار الشد - منحنى الإجهاد، فيما التأسيسية الاستدلال من لوحة بطارية ليثيوم أيون الكهربائي وفقا لبيانات الاختبار، واستخدام هذه القطع القطب مناسبا نموذج المحاكاة في بطارية ليثيوم أيون، ودراسة الخواص الميكانيكية للبطارية.
الشكل 7 (أ) القطب السالب و (ج) القطب الموجب منحنى إجهاد الإجهاد والانحناء الإيجابي لبطارية الليثيوم أيون ، وتركيب النموذج لقطعة القطب علاقة التأسيس
3 ، واختبار الضغط
عندما الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية، الخواص الميكانيكية اختبار الشد ومحددة في الصيغ منها، في اختبار ضغط تنطبق أساسا، ومع ذلك، يتم تطبيق حمولة الضغط أحادي المحور للعينة، وحالة التوتر من لينة معامل أكبر بكثير من دولة امتدت، حتى أن بعض المواد في اختبار الشد من كسر هش (على سبيل المثال، والحديد الزهر الرمادي والسيراميك والسبائك غير متبلور، وما إلى ذلك)، فمن الممكن في اختبار الضغط سوف تظهر درجة معينة من تشويه اللدن، أو عرض أعلى قوة. وهكذا، في دراسة تشويه، وكسر المواد هش يميلون إلى استخدام اختبار ضغط بينما قياس قوتها وليونة.
في دراسة بطارية ليثيوم أيون القطب قطعة المعادلة التأسيسية، من أجل فهم أكثر اكتمالا من الخواص الميكانيكية للقطع القطب، وقطع القطب لم بينما امتدت، في كثير من الأحيان إلى قطع القطب تفعل اختبار الضغط، FIG. 8 هو بطارية ليثيوم أيون (أ) الضغط السلبي و (ج) ضغط اختبار إيجابي القطب - منحنى الإجهاد، وتأسيسي نموذج العلاقات القطب تركيب قطعة القطب قطعة شيدت وفقا لالشد والضغط قطعة القطب بيانات الاختبار التجريبية نموذج التأسيسي، ثم نموذج يتم تطبيقه لدراسة سلوك كسر الكسر في عملية تجميع البطارية ، وتظهر نتائج المقارنة التجريبية والمحاكاة في الشكل 9.
الشكل (8): بطارية ليثيوم أيون (أ) سلبي و (ج) اختبار ضغط إيجابي منحنى الإجهاد والانفعال ، ونموذج مناسب للقطعة المكونة لقطعة القطب
التين. 9 دراسة تجريبية ومحاكاة على سلوك الكسر لقطعة القطب في عملية تجميع البطارية
4 ، اختبار الانحناء
الحد الأقصى لإجهاد سطح العينة، وفترة رد الفعل يمكن أن يكون بحساسية الانحناء العيوب السطحية اختبار المواد، والخصائص السطحية وتعزيز عملية استخداما لدراسة السطح. FIG 9 يظهر تخطيطيا لمنحنى الحمل والحمل انحراف سجلت نقطة مشتركة الانحناء اختبار، FIG. قيمة الضغط المقابلة للخط المنقط هي قوة الانثناء أو قوة الانحناء للمادة.
الشكل 10: رسم تخطيطي لمنحنى انحراف الحمولة في اختبار تحميل الانحناء وتسجيله
5 ، اختبار قشر
قوة قشر الطلاء هي وحدة المساحة بين الطلاء والطلاء خلع من على سطح الركيزة للمواد الأساسية وصولا القوة الملزمة المطلوبة. ومن المهم جدا أداء كشف مؤشر طلاء. إذا كانت قوة السندات هي صغيرة جدا، وسوف تتراوح يؤدي إلى انخفاض عمر الطلاء ، مما يؤدي إلى الفشل المبكر ، ويتم تقشير الطلاء جزئيًا ، ولا يمكن استخدام التقشير.
قوة الشد في نهاية المطاف من القدرة طلاء للطلاء على تحمل إجهاد الشد العادي، الذي هو أهم مؤشر للقوة الملزمة للأدوات اختبار اختبار تقييم طلاء أو المعدات المستخدمة في العينة تعرضوا لقوة الشد عمودي على سطح الطلاء حتى يتم سحب العينة ، أي أن الطلاء مقشر ، يتم تسجيل الحمل في وقت حدوث الضرر ، ويتم الحصول على قوة الشد للغطاء عن طريق قسمة قيمة الحمولة للعينة عن طريق المساحة المقطعية.
عموما طريقة الاختبار، الحز قطعة القطب، وحساسة للضغط على الوجهين شريط لاصق 3M-بنك فيرجين للصحة على سطح القطب، والسطح الآخر تعلق على لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ، غير القابل للصدأ لوحة الصلب وجامع الحالي تعلق على اثنين من المشابك من جهاز تمتد، ثم رسم عينة بسرعة ثابتة، 180 درجة اختبار قشر، يتم الكشف عن الألومنيوم عند جامع الحالي مقشر تماما قوة قشر هي القوة، مبدأ الاختبار كما هو مبين في الشكل.
الشكل 11 الشكل التخطيطي لاختبار مقاومة قشر الطلاء
باستخدام اختبار الكمبيوتر التي تسيطر عليها الإلكترونية عالمي يختبر آلة الشد، اختبار الضغط، اختبار قشر، اختبار المسيل للدموع والانحناء قطع الاختبار وما شابه ذلك.
6 ، اختبار الصفر
الإجراءات العامة 12 نقطة الصفر اختبار FIG التخطيطي. أثناء تنفيذ الاختبار الصفر، وسطح طلاء على طول خط سلسلة القلم الخطية مصنوعة من الماس أو غيرها من المواد الصلبة، في حين أن تطبيق حمولة ثابتة أو متزايدة تدريجيا. ونتيجة لذلك، ، وشملت القلم الطلاء لطلاء واجهة أو من خلال طلاء واجهة. نظام الطلاء الركيزة والركيزة سينتج فشل متماسك واللصق. تحقق مباشرة من نقطة الصفر بعد الاختبار الصفر والتحليل المجهري البيانات تعطي معلومات مفيدة حول الطلاء نفسه ونظام طلاء الركيزة.
FIG 13 هو القطب السالب السيليكون عمليتين مختلفتين الخدوش الصور SEM في الأحمال المختلفة، من خلال دراسة البيانات التجريبية اختبار نقطة الصفر، ويمكن مقارنة الاستقرار الميكانيكي للالسلبي القطب القطب قطعة، وأداء دورة الحياة الاستدلال للبطارية.
12 وتخطيطيا للعملية العامة للاختبار نقطة الصفر.
13 نوعين من الصفر العمليات المختلفة القائمة على السيليكون من FIG السلبية مجهرية المسح الإلكتروني في الأحمال المختلفة
