लिथियम बैटरी ध्रुव के टुकड़ों के यांत्रिक गुणों के लिए परीक्षण विधियों का सारांश

एक लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड चादर एक तीन परत संरचना एक इलेक्ट्रोड का एक समग्र सामग्री और एक वर्तमान कलेक्टर पन्नी कोटिंग संरचना, जैसे कि, कणों की कोटिंग एक धातु वर्तमान कलेक्टर तरल पदार्थ के दोनों किनारों पर वर्दी कोटिंग, मुख्य रूप से चार हिस्से होते है: ( 1) सक्रिय सामग्री के कणों, (3) ध्यान में लीन होना इलेक्ट्रोलाइट भरने; (4) एक धातु की पन्नी वर्तमान कलेक्टर (2) एक प्रवाहकीय एजेंट और एक बांधने की मशीन संरचना (कार्बन गम चरण) के साथ मिलाया जाता है।

पोल टुकड़े की यांत्रिक स्थिरता, विशेष रूप से एक सिलिकॉन नकारात्मक इलेक्ट्रोड, जब प्रविष्टि और प्रभारी / निर्वहन चक्र में लिथियम की निकासी, 270% गरीब चक्र जीवन के लिए मात्रा परिवर्तन। यह मात्रा विस्तार कुचले सिलिकॉन कणों को जन्म दे सकता के रूप में, बैटरी पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और तांबे वर्तमान कलेक्टर से कोटिंग को अलग।

सक्रिय सामग्री और कोटिंग के संबंध ताकत का महत्वपूर्ण गुणों की जीवन प्रत्याशा का निर्धारण किया जाता विधि चेक किया गया है, रिलीज सब्सट्रेट से कोटिंग विफलता विश्लेषण कोटिंग की विफलता के मामले एक कोटिंग है, जो क्योंकि यांत्रिक या थर्मल से दूर खुली किया जा सकता है शामिल तनाव का कारण बनता है, तनाव विद्युत रिहाई कोटिंग सामग्री कई अलग अलग तरीकों में हो सकता है: खुर, गैर-परतबंदी, spalling, छिल, या कोटिंग और कोटिंग आसंजन निरीक्षण विफलता विश्लेषण की जरूरत के अन्य प्लास्टिक विरूपण विश्वसनीय और व्यावहारिक कोटिंग वर्णित अंदाजा लगाना विधि - सब्सट्रेट और विफलता तंत्र के बीच आसंजन ताकत की विशेषता रोकथाम या आसंजन विफलता के दमन ज्ञान को समझते हैं और कोटिंग गुणवत्ता के समग्र प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करने के लिए के लिए महत्वपूर्ण जानकारी है।

कोटिंग की वास्तविक आसंजन लोड से अलग है सब्सट्रेट करने के लिए लागू किया जाना है। वास्तविक आसंजन ऐसे कोटिंग मोटाई, सब्सट्रेट, सतह रसायन शास्त्र के खुरदरापन और सब्सट्रेट करने के लिए कोटिंग के यांत्रिक गुणों के परिणाम के रूप में कई कारकों से प्रभावित हो सकता प्रभाव माप परिणाम भी प्रभावित कर वास्तविक आसंजन परीक्षा पद्धति प्रभावित हो सकता है। सबसे सामान्य तरीके परीक्षण छीलने, झुकने परीक्षण, खरोज परीक्षण और एक खरोंच परीक्षण शामिल हैं।

यह आलेख वर्णन करता सरल सारांश लिथियम बैटरी पोल पीस यांत्रिक परीक्षण की प्रक्रिया, सीमित व्यक्तिगत स्तर की वजह से, पाठ स्वागत आलोचना साथ कुछ गड़बड़ है और टिप्पणियों को भी जोड़ने के लिए स्वागत है।

1, nanoindentation

Nanoindentation भी संवेदनशील खरोज गहराई (गहराई-SensingIndentation, डी एस आई) कहा जाता है, सबसे साधारण परीक्षण विधि की सामग्री के यांत्रिक गुणों में से एक, नैनो पैमाने पर सामग्री के यांत्रिक गुणों, इस तरह के भार के रूप में की एक किस्म को माप सकते हैं है - विस्थापन वक्र , लोच, कठोरता, अस्थिभंग बेरहमी, और तनाव सख्त प्रभाव, या क्रीप viscoelastic व्यवहार बुनियादी सिद्धांतों nanoindentation वीडियो प्रस्तुति निम्नलिखित के मापांक।

1 अंजीर (क) योजनाबद्ध nanoindentation परीक्षण; (ख, ग) नकारात्मक इलेक्ट्रोड टैब खरोज स्कैन तस्वीरें

1 अंजीर एक नैनो खरोज परीक्षण सिद्धांत का एक योजनाबद्ध आरेख और एक लिथियम आयन बैटरी नकारात्मक इलेक्ट्रोड टैब खरोज स्कैन किया चित्र, परीक्षा है, लोड पी indenter, नमूना indenter,। अंजीर उतारने के बाद खरोज नमूना की सतह में छोड़ दिया करने के लिए लागू किया जाता है। 2 एक ठेठ nanoindentation लोड है - लोड करने के दौरान विस्थापन की अवस्था होती है पहला नमूना सतह लचीलेपन से deformable है, के रूप में लोड आगे बढ़ जाती है, प्लास्टिक विरूपण शुरू हुआ और धीरे-धीरे वृद्धि हुई; अनइंस्टॉल प्रक्रिया मुख्य रूप से लचीलेपन से बहाल करने के लिए विकृत है .. साधन मानकों छवि से समझ में आ संबंधित रैम 2, 0 से लोड धीरे-धीरे, प्रक्रिया, नमनीयता से विकृत और अंत में नमूना सतह खरोज अंजीर hc संपर्क गहराई है बनाता है, हिंदुस्तान टाइम्स अधिकतम लोड पर विस्थापन, और एप्सिलॉन है। 30 Mn की एक अधिकतम लोड करने के लिए बढ़ जाती है, लोड बाद में काफी हद तक कम कर दिया रैखिक, तो लाइन की ढलान प्रेस फिटिंग लोड को मापने के द्वारा संपर्क कठोरता एस नमूना पी है, और खरोज सतह क्षेत्र संपर्क कठोरता S का कठोरता एच से गणना की जा सकती और लोचदार मापांक ई

चित्र 2 nanoindentation परीक्षण ठेठ लोड - विस्थापन वक्र

चित्र 3 एक लिथियम आयन बैटरी है (क) सकारात्मक और (ख) एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड बार-बार nanoindentation परीक्षण लोड - विस्थापन वक्र, और (क) सकारात्मक और (ख) एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड लोचदार मापांक अलग प्रवेश गहराई से अध्ययन करने के लिए इसी परीक्षणों से पता चलता कोटिंग की कोटिंग मोटाई के भीतर सूक्ष्म और आंतरिक तनाव का मुख्य कारण कोटिंग की लोचदार मापांक में एक ही परिवर्तन, एक कोटिंग मोटा की तैयारी, उच्च घनत्व, अधिक से अधिक आंतरिक तनाव, परीक्षण कोटिंग के कारण नहीं है लोचदार मापांक परत अधिक है जब प्रवेश गहराई, बहुत छोटा है विशेष रूप से नमूने के किसी न किसी सतह महत्वपूर्ण सतह प्रभाव का उत्पादन होगा। यह मुख्य रूप से, सतह खुरदरापन के कारण होता है मुख्य रूप से जब परीक्षण की शुरुआत डेटा झूठ और फैलाव। जितना संभव हो उतना सतह खुरदरापन की वजह से प्रभाव को कम करने के लिए, आप की सिफारिश नहीं एक निश्चित खरोज गहराई से कम यह सुनिश्चित करें कि सतह खुरदरापन की वजह से अनिश्चितता के प्रवेश गहराई अपेक्षाकृत छोटा है किया गया है।

अंजीर लिथियम आयन बैटरी 3 (क) सकारात्मक और (ख) बार nanoindentation परीक्षण नकारात्मक लोड की अधिकता - विस्थापन वक्र, और प्रवेश गहराई के लिए इसी विभिन्न परीक्षणों की लोचदार मापांक (क) सकारात्मक और (ख) एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड

2, तन्यता परीक्षण

तनन परीक्षण अक्षीय सामग्री विशेषताओं एक तन्य लोड के अंतर्गत मापा सामना करने के लिए एक परीक्षण विधि है। उपयोगिता डेटा परीक्षण सामग्री प्राप्त की, बढ़ाव, लोच के मापांक, आनुपातिक सीमा, क्षेत्र की कमी की राशि का तन्यता लोचदार सीमा निर्धारित कर सकते हैं, खींच तन्य शक्ति, उपज बिंदु, तन्यता उपज शक्ति, और अन्य प्रदर्शन संकेतक।

अंजीर 4 एक लिथियम आयन बैटरी पोल पीस और एक तन्य परीक्षण नमूने का आकार सरल तन्यता परीक्षण स्थिरता के लिए लागू किया जाता है।

अंजीर लिथियम आयन बैटरी पोल पीस 4 तनन परीक्षण तनन परीक्षण नमूने का आकार और सरल जिग

तनाव की अवस्था, ठेठ तनाव के साथ धातु सामग्री - - अंजीर 5 एक तनाव लिथियम आयन बैटरी कैथोड, एक एनोड पन्नी और एक तन्य परीक्षण है तनाव की अवस्था समान, आम तौर पर निम्नलिखित चरणों:

1) लचीला चरण: उतराई के बाद एक काफी रैखिक तनाव तनाव भी 0.2% की बात की उपज बिंदु कहा जाता है एक विरूपण की अवस्था में मूल लंबाई बहाल किया जा सकता, उपज शक्ति की ताकत के लिए इसी, तो लोच के मापांक गणना की जा सकती। ई, वक्र के ढलान।

2) उपज चरण: तनाव मूल रूप से वही रहता है, और तनाव में काफी वृद्धि होती है।

3) को मजबूत बनाने के चरण: इस चरण में, एक प्लास्टिक की सख्त चरण है बैटरी पोल पीस शिखर तनाव के इस स्तर पर नहीं मनाया जाता है तन्य शक्ति च इंगित करने के लिए इसी है।

4) स्थानीय विरूपण चरण: इस समय, नमूना तब तक गर्दन हो जाएगा जब तक यह टूट जाए।

ध्रुव टुकड़ा तन्यता फ्रैक्चर प्रक्रिया चित्रा 6 में दिखाया गया है।

छवि में एक लिथियम आयन बैटरी का एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड 5 (क, ख), (ग) सकारात्मक और (घ) एक एल्यूमीनियम पन्नी तन्यता परीक्षण तनाव -। तनाव की अवस्था

चित्रा 6 ध्रुव टुकड़ा तन्यता फ्रैक्चर प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध आरेख है

तनाव की अवस्था, परीक्षण के आंकड़ों के अनुसार लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड प्लेट के द्वारा बताए गए संघटित संबंध है, और इन पोल टुकड़े के फिट मॉडल का उपयोग - अंजीर 7 एक लिथियम आयन बैटरी तनाव (क) एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, और (ग) तन्यता परीक्षण के सकारात्मक इलेक्ट्रोड है 2. लिथियम आयन बैटरी की सिमुलेशन गणना में, बैटरी के यांत्रिक गुणों का अध्ययन करें।

अंजीर के लिथियम आयन बैटरी 7 (क) और नकारात्मक (ग) एक सकारात्मक तन्य तनाव -। तनाव की अवस्था है, और संघटित संबंध मॉडल फिटिंग पोल पीस

3, संपीड़न परीक्षण

जब धातु सामग्री, यांत्रिक गुणों तन्यता परीक्षण और संबंधित सूत्रों में परिभाषित किया है, में संपीड़न परीक्षण मूल रूप से लागू होते हैं, हालांकि, एक अक्षीय संपीड़न लोड नमूना, मुलायम के तनाव राज्य के लिए लागू किया जाता है यांत्रिक गुणों एक विस्तारित राज्य की तुलना में काफी अधिक से अधिक का गुणांक, ताकि भंगुर अस्थिभंग (जैसे, ग्रे कच्चा लोहा, मिट्टी के बरतन, अनाकार मिश्र धातु, आदि) की एक तन्य परीक्षण में सामग्री में से कुछ, यह संपीड़न परीक्षण में संभव है प्लास्टिक विरूपण की एक निश्चित डिग्री दिखाने के लिए, या एक उच्च प्रदर्शित करेगा शक्ति। इस प्रकार, विरूपण और भंगुर सामग्री के फ्रैक्चर के अध्ययन में, जबकि इसकी शक्ति और लचीलापन को मापने के संपीड़न परीक्षण का उपयोग करते हैं।

लिथियम आयन बैटरी पोल पीस संघटित समीकरण के अध्ययन में, ध्रुव टुकड़े की यांत्रिक गुणों की एक और पूरी समझ के लिए, ध्रुव टुकड़े जबकि फैला है, अक्सर पोल टुकड़े संपीड़न परीक्षण करना, छवि। 8 एक लिथियम आयन बैटरी है (क) एक नकारात्मक तनाव और (ग) सकारात्मक इलेक्ट्रोड परीक्षण संपीड़ित - तनाव की अवस्था है, और संघटित संबंधों मॉडल फिटिंग पोल पीस पोल पीस तन्यता और संपीड़न टुकड़ा पोल प्रयोगात्मक परीक्षण डाटा संघटित मॉडल के अनुसार निर्माण किया है, तो मॉडल यह बैटरी असेंबली प्रक्रिया में ध्रुव टुकड़ा फ्रैक्चर व्यवहार का अध्ययन करने के लिए लागू होता है। प्रयोगात्मक और सिमुलेशन तुलना परिणाम चित्र 9 में दिखाए जाते हैं।

तनाव की अवस्था है, और संघटित संबंध मॉडल फिटिंग पोल पीस - अंजीर 8 एक लिथियम आयन बैटरी (क) एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, और (ग) एक सकारात्मक परीक्षण संपीड़न तनाव है

चित्र 9 बैटरी असेंबली प्रक्रिया में ध्रुव टुकड़े के फ्रैक्चर व्यवहार पर प्रायोगिक और सिमुलेशन अध्ययन

4, झुकने परीक्षण

अधिकतम तनाव नमूना सतह, प्रतिक्रिया समय संवेदनशीलता परीक्षण सामग्री सतह दोष, सतह गुण झुकने और प्रक्रिया आमतौर पर मजबूत बनाने की सतह का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। अंजीर। 9 लोड और लोड विक्षेपन वक्र की एक योजनाबद्ध दृश्य दर्ज की गई आम बात परीक्षण झुकने, अंजीर को दर्शाता है। बिंदीदार रेखा से संबंधित तनाव मूल्य सामग्री की लचीला ताकत या मोड़ शक्ति है।

झुकने परीक्षण लोडिंग और रिकॉर्डिंग के लोड विक्षेपण वक्र के चित्रा 10 योजनाबद्ध आरेख

5, छील परीक्षण

कोटिंग की पील ताकत कोटिंग और कोटिंग बाध्यकारी बल की आवश्यकता नीचे आधार सामग्री के सब्सट्रेट सतह से खुली जो इकाई क्षेत्र है। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण सूचकांक का पता लगाने कोटिंग प्रदर्शन है। यदि बंधन ताकत बहुत छोटा है, लेकर इच्छा कोटिंग के जीवन में कमी करते हैं, जल्दी विफलता में जिसके परिणामस्वरूप, भारी कोटिंग स्थानीय छीलने का कारण बना, छीलने नहीं किया जा सकता।

कोटिंग की कोटिंग की क्षमता सामान्य तन्य तनाव का सामना करने, जो कोटिंग की सतह के लिए सीधा कोटिंग मूल्यांकन टेस्ट टेस्ट उपकरण या उपकरण नमूना तन्यता बल के अधीन में उपयोग की ताकत बंधन का सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है की परम तन्य शक्ति जब तक नमूना खोला जाता है, जैसे कि, कोटिंग हटाने, विनाश लोड लोड मूल्य के अलावा नमूना पार-अनुभागीय क्षेत्र के लिए एक नोट, कोटिंग के तन्य शक्ति निर्धारित करने के लिए जब।

जनरल टेस्ट विधि, पोल पीस काटने, दबाव के प्रति संवेदनशील दो तरफा चिपकने वाला टेप 3M-VHB इलेक्ट्रोड सतह पर, अन्य सतह स्टेनलेस स्टील प्लेट, स्टेनलेस स्टील प्लेट और वर्तमान कलेक्टर खींच तंत्र के दो clamps से जुड़ी से जुड़ी है, तो एक स्थिर गति से नमूना ड्राइंग, 180 डिग्री छील परीक्षण, एल्यूमीनियम का पता चला है जब वर्तमान कलेक्टर पूरी तरह से छील बल खुली है बल, सिद्धांत परीक्षण के रूप में छवि में दिखाया गया है।

चित्रा 11 कोटिंग छील ताकत परीक्षण के योजनाबद्ध आरेख

कंप्यूटर नियंत्रित इलेक्ट्रॉनिक यूनिवर्सल परीक्षण मशीन तन्यता परीक्षण, संपीड़न परीक्षण, छील परीक्षण, आंसू परीक्षण का उपयोग करना और झुकने परीक्षण कटौती और की तरह।

6, खरोंच परीक्षण

सामान्य प्रक्रिया 12 खरोंच परीक्षक योजनाबद्ध अंजीर। खरोंच परीक्षण के निष्पादन के दौरान, लेखनी रैखिक चेन, हीरे या अन्य कठोर सामग्री से बना है, जबकि एक निरंतर या धीरे धीरे बढ़ लोड लागू करने रेखा के साथ कोटिंग की सतह। नतीजतन, , लेखनी कोटिंग इंटरफ़ेस करने के लिए या सब्सट्रेट इंटरफ़ेस। कोटिंग प्रणाली और सब्सट्रेट जोड़नेवाला और चिपकने वाला विफलता का उत्पादन करेगा कोटिंग के माध्यम से कोटिंग शामिल थे। खरोंच से सीधे जाँच खरोंच परीक्षण और सूक्ष्म विश्लेषण के बाद डेटा कोटिंग स्वयं और कोटिंग-सब्सट्रेट सिस्टम के बारे में उपयोगी जानकारी देता है।

चित्र 13 एक सिलिकॉन नकारात्मक इलेक्ट्रोड दो अलग अलग प्रक्रियाओं विभिन्न भार पर SEM छवियाँ खरोंच, खरोंच परीक्षण प्रयोगात्मक डेटा का अध्ययन कर रहा है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड पोल पीस के यांत्रिक स्थिरता तुलना कर सकते हैं, और बैटरी के अनुमान चक्र जीवन प्रदर्शन।

स्क्रैच परीक्षक के सामान्य संचालन के चित्र 12 योजनाबद्ध आरेख।

विभिन्न भार पर अंजीर नकारात्मक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीफ़ोटोग्राफ़ की सिलिकॉन आधारित खरोंच विभिन्न प्रक्रियाओं के 13 दो प्रकार