خلاصه ای از روش های آزمون خواص مکانیکی قطعه های باتری لیتیوم

لیتیوم یون ورق الکترود باتری یک ساختار سه لایه مواد کامپوزیت از یک الکترود و یک ترکیب پوشش فویل جمع فعلی، به عنوان مثال، پوشش از ذرات، پوشش یکنواخت در هر دو طرف از یک فلز مایع جمع فعلی، به طور عمده متشکل از چهار بخش است: ( 1) ذرات مواد فعال؛ (3) منافذ پر الکترولیت؛؛ (4) یک فویل فلزی کلکتور (2) یک عامل رسانا و یک چسباننده ها با هم با ترکیب (فاز آدامس کربن) مخلوط می شوند.

پایداری مکانیکی از قطب تاثیر مهمی بر روی باتری، به خصوص به عنوان یک الکترود منفی سیلیکون، زمانی که درج و استخراج لیتیوم در چرخه شارژ / دشارژ، تغییر حجم به 270٪ چرخه عمر ضعیف است. این افزایش حجم می توانید به ذرات سیلیکونی خرد منجر شود، و پوشش از کلکتور جریان مس جدا شده است.

روش مورد استفاده برای تعیین امید به زندگی از خواص مهم مواد فعال و استحکام باند پوشش بررسی شده است، صورت شکست پوشش شکست پوشش تجزیه و تحلیل از بستر انتشار شامل یک پوشش، که ممکن است به دلیل مکانیکی یا حرارتی پوست کنده علل استرس، استرس الکتروشیمیایی مواد پوشش انتشار ممکن است در بسیاری از روش های مختلف باشد: ترک خوردگی، لایه لایه شدن، پوسته پوسته شدن، پیکور، و یا دیگر تغییر شکل پلاستیک از پوشش و پوشش بازرسی چسبندگی نیاز تجزیه و تحلیل شکست روش قابل اعتماد و عملی برای تعیین کمیت پوشش توصیف - خواص از قدرت چسبندگی بین بستر و مکانیزمهای شکست اطلاعات مهم برای پیشگیری و یا جلوگیری از شکست چسبندگی به درک دانش و کمک به بهبود عملکرد کلی کیفیت پوشش است.

چسبندگی واقعی از پوشش از بار جدا به به بستر استفاده شود. چسبندگی واقعی ممکن است توسط عوامل بسیاری، از جمله خشونت از ضخامت پوشش، بستر، شیمی سطح و نتایج حاصل از خواص مکانیکی پوشش به بستر تحت تاثیر قرار نتایج اندازه گیری اثر نیز تحت تاثیر قرار دهد روش تست چسبندگی واقعی ممکن است تحت تاثیر قرار. رایج ترین روش شامل لایه برداری آزمون، آزمون خمش، تست دندانه و آزمون خراش.

این مقاله خلاصه ای لیتیوم قطعه قطب باتری روش های تست مکانیکی ساده، با توجه به سطح شخصی محدود توصیف، متن اشتباه با انتقاد استقبال است و نظرات همچنین خوش آمدید به اضافه کنید.

1، nanoindentation

Nanoindentation نیز نامیده می شود عمق دندانه حساس (عمق SensingIndentation، DSI)، یکی از خواص مکانیکی مواد از روش آزمون ساده ترین، می توانید انواع خواص مکانیکی مواد در مقیاس نانو، مانند بار را اندازه است - منحنی جابجایی ، مدول الاستیسیته، سختی، چقرمگی، و کرنش اثر سخت شدن، و یا رفتار ویسکوالاستیک خزش زیر اصول اساسی ارائه nanoindentation ویدیو.

شکل 1 (a) نمودار مختصری از آزمون nanoindentation؛ (b، c)

شکل 1 یک دیاگرام شماتیک از یک اصل آزمون نانو دندانه و یک عکس باتری لیتیوم یون الکترود منفی تب دندانه اسکن شده، آزمون، بار P است به گوه، گوه نمونه، دندانه در سمت چپ در سطح نمونه بعد از تخلیه تبصره اعمال می شود. 2 یک بار nanoindentation معمولی است - منحنی جابجایی در طول بارگذاری رخ می دهد برای اولین بار سطح نمونه مهلت است، به عنوان بار است که بیشتر افزایش یافته است، تغییر شکل پلاستیک آغاز شد و به تدریج افزایش یافته؛ فرآیند حذف به طور عمده کشسان تغییر شکل برای بازگرداندن فرایند، های تغییر شکل یافته و در نهایت باعث می شود دندانه سطح نمونه است HC عمق تماس است، HT جابجایی در بار حداکثر، و اپسیلون است؛ .. پارامترهای ابزار قوچ مرتبط درک از شکل 2، بار تدریج از 0. را افزایش می دهد به یک بار حداکثر 30 MN، بار پس از آن کاهش قابل ملاحظه ای خطی، پس از آن شیب خط سفتی تماس S. نمونه P با اندازه گیری بار و اتصالات اتصال مطبوعات است، و سطح دندانه یک از تماس سفتی S را می توان از سختی H محاسبه و مدول الاستیکی E.

شکل 2 منحنی بارگذاری-جابجایی منحنی در آزمون nanoindentation

3-یک باتری لیتیوم یون است (یک) مثبت و (ب) یک الکترود بارها و بارها بار آزمون nanoindentation منفی - منحنی جابجایی، و () مثبت و (ب) الکترود منفی آزمون مدول های الاستیسیته به مطالعات مختلف عمق نفوذ را نشان می دهد ریزساختار و تنش های داخلی در ضخامت پوشش از پوشش است که دلیل اصلی این است همان تغییر در مدول الاستیک پوشش، آماده سازی یک پوشش ضخیم تر، بالاتر از تراکم، بیشتر تنش های داخلی، باعث پوشش آزمون نیست لایه مدول الاستیک بیشتر است که عمق نفوذ بسیار کوچک است، به خصوص سطح خشن از نمونه، اثرات سطح قابل توجهی تولید کند. این است که عمدتا توسط سطح زبری ایجاد می شود، به طور عمده در هنگام آغاز آزمون اطلاعات نادرست و پراکندگی. برای کاهش تاثیر ناشی از زبری سطح را تا حد امکان، توصیه می کنیم کمتر از عمق دندانه خاص بوده است تا به اطمینان حاصل شود که عمق نفوذ عدم اطمینان ناشی زبری سطح نسبتا کوچک است.

است باتری لیتیوم یون 3 (الف) مثبت و (ب) کثرت از بار آزمون بار nanoindentation منفی - منحنی جابجایی، و مدول الاستیک از آزمون های مختلف مربوط به عمق نفوذ (یک) مثبت و (ب) الکترود منفی

2، آزمون کششی

تست کشش یک روش آزمون مقاومت در برابر ویژگی های مواد محوری تحت بار کششی اندازه گیری است. داده های بهره برداری ممکن است کششی حد الاستیک مواد آزمون به دست آمده، کشیدگی، مدول الاستیسیته، حد تناسب، مقدار کاهش مساحت تعیین، جلو استحکام کششی، نقطه عملکرد، مقاومت و سایر خواص کششی.

شکل 4 به یک یون لیتیوم قطعه قطب باتری و یک تست کشش حجم نمونه کششی ساده از تجهیزات تست استفاده می شود.

شکل 4 مشخصات نمونه کششی آزمون کششی قطر باتری لیتیوم یون و ثابت تست کششی ساده

کرنش، از مواد فلزی با استرس معمولی - - شکل 5 یک باتری لیتیوم استرس کاتد باتری یون، یک فویل آند و تست کششی است کرنش مشابه، به طور کلی مراحل زیر است:

1) مرحله الاستیک: یک تنش-کرنش قابل ملاحظه خطی پس از تخلیه همچنین می توانید به طول اولیه در یک منحنی تغییر شکل به نام نقطه عملکرد از نقطه 0.2٪ ترمیم می شود، مربوط به یک قدرت قدرت عملکرد، سپس مدول الاستیسیته قابل محاسبه است. E، شیب منحنی.

2) مرحله تولید: استرس اساسا یکسان باقی می ماند، و فشار به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

3) فاز تقویت: در این مرحله یک مرحله سخت شدن پلاستیکی است، این قطعه قطب باتری است که در این مرحله از استرس اوج مشاهده نشد استحکام کششی مربوط به نقطه F است.

4) مرحله تغییر شکل محلی: در این زمان، نمونه تا زمانی که شکسته شود، گردن می شود.

شکل 6 شكست كششی كششی قطعه قطعه شده است.

یک الکترود منفی یک باتری لیتیوم یون در شکل 5 (A، B)، (ج) مثبت و (د) استرس تست فویل آلومینیوم کششی - کرنش

شکل 6 نمودار شفاف فرایند شکست کششی کششی قطعه

کرنش، رابطه سازنده استنباط از صفحه باتری لیتیوم یون الکترود با توجه به داده ها از آزمون، و استفاده از این قطب مدل مناسب از - شکل 7 استرس باتری لیتیوم یون (a) یک الکترود منفی، و (ج) الکترود مثبت از تست کشش است 2. در محاسبات شبیه سازی باتری یون لیتیوم، خواص مکانیکی باتری را مطالعه کنید.

باتری لیتیوم یون شکل 7 (a) و منفی (ج) تنش کششی مثبت - کرنش، و مدل رابطه ساختاری قطعه قطب اتصالات

3، تست فشرده سازی

وقتی که خواص مکانیکی مواد، فلز، خواص مکانیکی تست کشش و تعریف شده در فرمول مربوطه، در آزمون فشرده سازی اساسا اعمال می شود، با این حال، یک بار فشاری تک محوری به نمونه، دولت استرس از نرم استفاده شود ضریب قابل توجهی بیشتر از یک دولت کشیده، به طوری که برخی از مواد را در یک آزمون کشش شکست ترد (به عنوان مثال، چدن خاکستری، سرامیک، آلیاژ آمورف، و غیره)، ممکن است در آزمون فشار است به درجه خاصی از تغییر شکل پلاستیک را نشان می دهد، و یا نمایش یک بالاتر بنابراین، در مطالعه رفتار تغییر شکل و شکست شکننده مواد، تست های فشرده سازی اغلب مورد استفاده قرار می گیرند و قدرت و انعطاف پذیری آنها اندازه گیری می شود.

در این مطالعه از باتری لیتیوم یون قطعه قطب معادله ساختاری، برای درک کامل تر از خواص مکانیکی قطعات قطب، قطب انجام در حالی که کشیده، اغلب به قطب انجام آزمون فشار، شکل 8 یک باتری لیتیوم یون است (a) یک استرس منفی و (ج) فشرده سازی تست مثبت الکترود - کرنش، و مدل روابط سازنده قطب اتصالات قطعه قطب تکه ساخته شده با توجه به کشش و قطب قطعه فشاری داده ها از آزمون تجربی مدل ساختاری، پس از آن مدل این روش برای مطالعه رفتار شکست شکستن قطعه در فرایند مونتاژ باتری کاربرد دارد. نتایج مقایسه ای تجربی و شبیه سازی در شکل 9 نشان داده شده است.

شکل 8: باتری لیتیوم یون (a) منفی و (c) منحنی استرس منفی آزمون فشاری مثبت و تناسب مدل سازگاری قطب قطعه

شکل 9 آزمایش تجربی و شبیه سازی بر روی رفتار شكست قطعه قطعه در فرایند مونتاژ باتری

4، آزمون خمش

حداکثر تنش سطح نمونه، زمان واکنش را می توان حساسیت خم مواد آزمون نقص سطح، خواص سطح و روند تقویت معمولا برای مطالعه سطح. شکل 9 نشان می دهد یک نمای شماتیک منحنی بار و انحراف بار ثبت نقطه مشترک تست خمش، است. مقدار استرس مربوط به خط نقطه نقطه، استحکام خمشی یا خمش ماده است.

شکل 10 نمودار منحنی انحراف بار از بارگیری و ضبط آزمون خمش

5، آزمون پوست

پوست قدرت پوشش یک منطقه واحد بین پوشش و پوشش را از سطح بستر از مواد پایه پایین نیروی الزام آور مورد نیاز پوست کنده است. این یک عملکرد بسیار مهم پوشش تشخیص شاخص است. اگر استحکام باند بیش از حد کوچک است، اعم اراده باعث کاهش سطح پوشش می شود و منجر به شکست اولیه می شود و پوشش تا حدی از بین می رود و لایه برداری نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد.

استحکام کششی نهایی از توانایی پوشش پوشش به مقاومت در برابر تنش کششی طبیعی است که از مهم ترین شاخص قدرت اتصال ارزیابی پوشش ابزار تست و یا تجهیزات مورد استفاده در نمونه ای که تحت نیروی کششی عمود بر سطح پوشش تا زمانی که نمونه باز است، به عنوان مثال، حذف پوشش، بار تخریب هنگامی که یک یادداشت به سطح مقطع نمونه در علاوه بر این به مقدار بار، برای تعیین استحکام کششی پوشش.

روش آزمون عمومی، اتاق های برش قطعه قطب، حساس به فشار دو طرفه نوار چسب 3M-VHB در سطح الکترود، سطح دیگر متصل به ورق فولاد ضد زنگ، ورق فولاد ضد زنگ و کلکتور متصل به دو گیره از دستگاه کشش، پس از آن نقاشی نمونه در یک سرعت ثابت، آزمون پوست 180 درجه، آلومینیوم شناسایی شده است هنگامی که جمع آوری فعلی به طور کامل پوست کنده نیروی پوست است که نیروی، تست اصل همانگونه که در شکل.

شکل 11 نمودار شبیه سازی آزمون مقاومت خمشی پوشش

با استفاده از آزمون با کامپیوتر کنترل الکترونیکی دستگاه تست یونیورسال تست کشش، تست فشاری، آزمون پوست، آزمون اشک آور و خم برش آزمون و مانند آن.

6، آزمون خراش

عمومی روش 12 ابتدا تستر شود و کلی است. در طول اجرای آزمون ابتدا، سطح پوشش در امتداد خط زنجیره ای قلم خطی ساخته شده از الماس و یا دیگر مواد سخت، در حالی که استفاده یک بار ثابت و یا به تدریج افزایش می یابد. در نتیجه، ، قلم، شامل پوشش به رابط پوشش و یا از طریق پوشش به زیر لایه رابط. سیستم پوشش و بستر خواهد شکست منسجم و چسب تولید می کنند. مستقیما از ابتدا پس از آزمون ابتدا و تجزیه و تحلیل میکروسکوپی داده ها اطلاعات مفید در مورد پوشش خود و سیستم پوشش بستر ارائه می دهد.

شکل 13 یک الکترود سیلیکونی منفی دو فرایند متفاوت خش تصاویر SEM در بارهای مختلف، با مطالعه آزمون خراش داده های تجربی است، می تواند از پایداری مکانیکی قطعه قطب الکترود منفی مقایسه و عملکرد چرخه عمر استنتاج از باتری است.

شکل 12 طرح کلی عملیات کلی تستر خراش.

شکل 13 میکروگرافی الکترونی را از خراش های آندها با سیلیکون با دو فرآیند مختلف تحت بارهای مختلف بررسی می کند