Un foglio elettrodo batteria agli ioni di litio è una struttura a tre strati di un materiale composito di un elettrodo ed una composizione di corrente pellicola di rivestimento di collettore, cioè, il rivestimento di particelle, rivestimento uniforme su entrambi i lati di un metallo fluido collettore di corrente, costituito essenzialmente da quattro parti: ( 1) particelle di materiale attivo; (2) un agente conduttivo ed un legante sono mescolati insieme alla composizione (carbonio fase gum); (3) il poro riempire elettrolita; (4) un foglio metallico collettore di corrente.
stabilità meccanica delle espansioni polari ha un'influenza importante sulla batteria, soprattutto come silicio elettrodo negativo, quando l'inserimento e l'estrazione del litio nei cicli di carica / scarica, la variazione di volume al 270% vita povera ciclo. Questa espansione del volume può portare a particelle di silicio schiacciate, e separare il rivestimento dal rame collettore di corrente.
Il metodo utilizzato per determinare l'aspettativa di vita delle proprietà più importanti di materiali attivi e la forza di adesione del rivestimento è selezionata, il caso di difetti del rivestimento difetti del rivestimento analisi dal substrato di rilascio comprende un rivestimento, che può essere staccata causa di meccanici o termici cause di stress, sottolineano materiale di rivestimento elettrochimico rilascio può essere in molti modi diversi: screpolature, distacchi, scheggiature, scheggiature o altra deformazione plastica del rivestimento e rivestimento ispezione adesione analisi dei guasti necessità metodo affidabile e pratico per quantificare il rivestimento descritto - Caratterizzazione della forza di adesione tra il substrato e il meccanismo di rottura è un'informazione importante per la prevenzione o soppressione di mancata adesione per comprendere la conoscenza e migliorare il rendimento complessivo della qualità del rivestimento.
L'adesione effettiva del rivestimento è separato dal carico da applicare al substrato. Adesione effettiva può essere influenzata da molti fattori, come la rugosità dello spessore del rivestimento, il substrato, la chimica superficiale ei risultati delle proprietà meccaniche del rivestimento al substrato risultati di misura effetto influenzano anche metodo effettivo test di adesione può essere influenzata. metodi più comuni includono peeling test, test, test di indentazione e scratch test di flessione.
Questo articolo descrive un semplice polo della batteria pezzo metodi di test meccanici litio sintesi, a causa della limitata livello personale, il testo è sbagliato con le critiche di benvenuto e commenti sono i benvenuti da aggiungere.
1, nanoindentazione
Nanoindentazione anche chiamato profondità di penetrazione sensibile (profondità SensingIndentation, DSI), è una delle proprietà meccaniche dei materiali della più semplice metodo di prova, può misurare una varietà di proprietà meccaniche dei materiali su nanoscala, come il carico - spostamento curva , modulo di elasticità, durezza, resistenza alla frattura, e la tensione effetto di indurimento, o il comportamento viscoelastico scorrimento seguenti principi fondamentali video di presentazione nanoindentazione.
La figura 1 (a) prova nanoindentazione schematica; (B, C) scansione di foto scheda elettrodo negativo indentazione
La figura 1 è un diagramma schematico di un principio di prova nano-indentazione e un'immagine batteria agli ioni di litio elettrodo negativo scheda indentazione digitalizzata, prova, il carico P viene applicato al penetratore, il penetratore esempio, il rientro a sinistra nella superficie del campione dopo lo scarico. FIG. 2 è un carico tipico nanoindentazione - curva spostamento in fase di carico che si verifica prima superficie del campione è elasticamente deformabile, quando il carico aumenta ulteriormente, la deformazione plastica iniziato e gradualmente aumentato; processo di disinstallazione principalmente elasticamente deformato per ripristinare processo, deformato plasticamente e infine rende la superficie del campione rientranza figura hc è una profondità contatto, ht è lo spostamento a carico massimo, e epsilon; .. i parametri dello strumento ram correlate compresi dalla figura 2, il carico gradualmente da 0. aumenta ad un carico massimo di 30 mN, carico successivamente abbassata in modo sostanzialmente lineare, quindi la pendenza della linea è il contatto rigidità S. campione P misurando il carico raccordo a pressare, e la superficie indentazione un contatto rigidezza S può essere calcolata dalla durezza H e il modulo elastico E.
La figura 2 prova nanoindentazione carico tipico - curva spostamento
La figura 3 è una batteria agli ioni di litio (a) positivo e (b) un elettrodo ripetutamente prova di nanoindentazione carico negativo - curva di spostamento, e (a) positivo e (b) un elettrodo negativo test modulo elastico corrispondenti a diverse profondità di penetrazione studi dimostrano microstruttura e tensioni interne nello spessore di rivestimento del rivestimento è la ragione principale non è lo stesso cambiamento di modulo elastico del rivestimento, la preparazione di un rivestimento più spesso, maggiore è la densità, maggiore è la sollecitazione interna, causando il rivestimento di prova lo strato modulo elastico è maggiore quando la profondità di penetrazione è molto piccola, soprattutto la superficie ruvida del campione, produrrà significativi effetti superficiali. questo è causato principalmente dalla rugosità superficiale, soprattutto quando l'inizio della prova dati falsi e dispersione. per ridurre l'impatto causato dalla rugosità superficiale, per quanto possibile, si consiglia di non meno di una certa profondità di penetrazione è stato quello di assicurare che la profondità di penetrazione del incertezza causata dalla rugosità superficiale è relativamente piccola.
La figura batteria agli ioni di litio da 3 (a) una pluralità di volte prova nanoindentazione carico negativo positivo e (b) - curva di spostamento, e il modulo elastico di test differenti corrispondenti alla profondità di penetrazione (a) e (b) un elettrodo positivo negativo
2, test di trazione
prova di trazione è un metodo di prova per resistere caratteristiche del materiale assiali misurati sotto un carico di trazione. i dati di utilizzo possono determinare il limite elastico a trazione del materiale di prova ottenuti, allungamento, modulo di elasticità, limite proporzionale, la quantità di riduzione della superficie, tirare Resistenza a trazione, punto di snervamento, resistenza allo snervamento e altre proprietà di trazione.
La Figura 4 è una dimensione del campione di prova di trazione e un semplice dispositivo di prova di trazione per pezzi polari a batteria agli ioni di litio.
Figura 4 Specifiche del campione per prove di trazione su palo polare a ioni di litio e semplice dispositivo di prova a trazione
La figura 5 è uno stress litio catodo ione, una lamina di anodo e un test di trazione - curva deformazione, il materiale metallico con sollecitazioni tipiche - curva deformazione simili, generalmente le seguenti fasi:
1) Fase elastica: una sollecitazione-deformazione sostanzialmente lineare dopo lo scarico può essere ripristinato alla lunghezza originale ad una curva di deformazione chiamato punto del punto di 0,2% di resa, corrispondente ad una resistenza di carico di snervamento, allora il modulo di elasticità può essere calcolato. E, la pendenza della curva.
2) Stadio di rendimento: lo stress rimane sostanzialmente lo stesso e lo sforzo aumenta in modo significativo.
3) Fase di rafforzare: Questa fase è una fase di indurimento di plastica, l'espansione polare batteria non si osserva in questa fase del picco di tensione è la resistenza alla trazione corrispondente al punto f.
4) Stadio di deformazione locale: in questo momento, il campione sarà collo fino a quando non si rompe.
Il processo di fratturazione a trazione polare è mostrato in Figura 6.
Un elettrodo negativo di una batteria agli ioni di litio nella figura 5 (a, b), (c) positivo e (d) un alluminio prove di stress foglio di trazione -. Curva ceppo
Figura 6 Rappresentazione schematica del processo di frattura da trazione del polo
La figura 7 è uno stress batteria agli ioni di litio (a) un elettrodo negativo, e (c) l'elettrodo positivo della prova di trazione - curva deformazione, relazione costitutiva dedotta della piastra agli ioni di litio elettrodo batteria secondo i dati di test, e l'uso di queste espansioni polari modello forma di 2. Nel calcolo della simulazione della batteria agli ioni di litio, studiare le proprietà meccaniche della batteria.
batteria agli ioni di figura 7 (a) e negativo (c) una trazione positivo -. curva di sollecitazione, e il modello costitutivo rapporto polo raccordo piece
3, test di compressione
Quando le proprietà meccaniche dei materiali metallici, prova di trazione proprietà meccaniche e definita nei rispettivi formule, nel test di compressione diffusa fondamentalmente, tuttavia, un carico di compressione uniassiale è applicato al campione, lo stato di sollecitazione della morbidezza coefficiente di significativamente maggiore di uno stato steso, in modo che parte del materiale in una prova di trazione di rottura fragile (per esempio, ghisa grigia, ceramica, lega amorfa, ecc), è possibile nella prova di compressione mostrerà un certo grado di deformazione plastica, o visualizzare una maggiore Forza, pertanto, nello studio del comportamento di deformazione e frattura dei materiali fragili, vengono spesso utilizzati test di compressione e vengono misurate la loro resistenza e plasticità.
Nello studio della batteria al litio ione pezzo polare equazione costitutiva, Per una comprensione più completa delle proprietà meccaniche delle espansioni polari, le espansioni polari non mentre allungate, spesso alle espansioni polari fanno test di compressione, Fig. 8 è una batteria agli ioni di litio (a) uno stress negativo e (c) comprimere il test positivo elettrodo - curva di sollecitazione, e il modello costitutivo relazioni polo adatta polare piece costruito secondo il modello costitutivo trazione e poli piece compressione dati di test sperimentali, allora il modello Viene applicato per studiare il comportamento della frattura polare nel processo di assemblaggio della batteria.I risultati del confronto sperimentale e di simulazione sono mostrati in Fig. 9.
La figura 8 è una batteria agli ioni di litio (a) un elettrodo negativo e (c) una compressione di stress test positivo - curva di sollecitazione, e il modello di relazione costitutiva raccordo espansione polare
Fig. 9 Studio sperimentale e di simulazione sul comportamento alla frattura dell'elemento polare nel processo di assemblaggio della batteria
4, test di flessione
La sollecitazione massima della superficie del campione, il tempo di reazione può essere sensibilmente piegatura difetti superficiali del materiale di prova, le proprietà superficiali e processo rafforzamento comunemente usata per studiare superficie. Fig. 9 mostra una vista schematica della curva di carico e il carico flessione registrata punto comune prova di flessione, FIG. Il valore di sollecitazione corrispondente alla linea tratteggiata è la resistenza alla flessione o resistenza alla piegatura del materiale.
Figura 10 Rappresentazione schematica della curva di deflessione del carico durante il caricamento e la registrazione del test di flessione
5, test di pelatura
resistenza alla spellatura del rivestimento è un'unità di area tra il rivestimento e il rivestimento staccata dalla superficie del substrato del materiale base per forza vincolante richiesta. È molto importante prestazioni del rivestimento rilevamento dell'indice. Se la forza di adesione è troppo piccolo, che vanno volontà causare una diminuzione della durata del rivestimento, con conseguente fallimento precoce, causata rivestimento pesante peeling locale, sbucciatura non può essere utilizzato.
carico di rottura del rivestimento capacità del rivestimento di resistere alle normali sollecitazioni di trazione, che è il più importante indicatore della forza di legame di strumenti Test test di valutazione rivestimento o attrezzature utilizzate nel campione sottoposto a trazione perpendicolare alla superficie del rivestimento fino all'apertura del campione, cioè rimozione del rivestimento, carico distruzione quando una nota alla sezione trasversale del campione, oltre al valore del carico, per determinare la resistenza alla trazione del rivestimento.
Generale Metodo di prova, il taglio del pezzo polare, il nastro biadesivo 3M-VHB sensibile alla pressione sulla superficie dell'elettrodo, l'altra superficie fissato alla piastra in acciaio inox, piastra in acciaio inox e collettore di corrente collegato ai due morsetti dell'apparato allungamento, allora disegnare il campione ad una velocità costante, prova di spellatura a 180 gradi, l'alluminio viene rilevato quando il collettore di corrente è completamente pelato forza di strappo è la forza, principio prova come mostrato in fig.
Figura 11 Schema del test di resistenza alla pelatura del rivestimento
Utilizzando il test controllati dal computer elettronico macchina universale di prova di trazione, test di compressione, peel test, test di lacerazione e prova di flessione taglio e simili.
6, prova di graffio
Procedura generale 12 scratch tester figura schematica. Durante l'esecuzione della prova scratch, la superficie del rivestimento lungo la linea catena lineare stilo in diamante o altro materiale duro, mentre si applica un carico costante o aumentando gradualmente. Come risultato, , stilo incluso rivestimento all'interfaccia rivestimento o attraverso il rivestimento al substrato interfaccia. sistema di rivestimento e il substrato produrrà rottura coesiva e adesiva. controllare direttamente da zero dopo il test graffiatura e analisi microscopica I dati forniscono utili informazioni sul rivestimento stesso e sul sistema di rivestimento-substrato.
La figura 13 è un elettrodo negativo silicio due processi differenti graffia immagini SEM diversi carichi, studiando i dati sperimentali del test graffio, può confrontare la stabilità meccanica del pezzo polare elettrodo negativo, e le prestazioni del ciclo di vita della batteria inferenza.
Figura 12 Schema schematico del funzionamento generale del tester antigraffio.
Figura 13 Micrografia elettronica a scansione di graffi di anodi a base di silicio con due diversi processi sotto carichi diversi
