软包电池因其轻量化、高能量密度及柔性特点,广泛应用于可穿戴设备、柔性电子产品等领域。耐弯折疲劳测试旨在评估电池在反复弯曲条件下的机械稳定性、电性能保持率及安全可靠性。以下是系统的测试方法及操作指南:
一、测试设备与条件
1. 设备要求
往复弯折试验机:可编程控制弯曲角度、频率及循环次数。
环境箱(可选):模拟高低温(如-20℃~60℃)、湿度(如30%~90% RH)等工况。
电性能测试仪:测量电压、内阻、容量等参数(如蓝电测试系统)。
安全监测装置:红外热像仪(监测温升)、气密性检测仪(检测漏液)。
2. 测试参数设置
弯曲半径:根据应用场景设定(如5 mm、10 mm、20 mm)。
弯曲角度:通常为180°(完全对折)或90°(半弯)。
弯曲频率:0.5~2 Hz(避免过快导致局部过热)。
循环次数:1,000~100,000次(依据产品需求分阶段测试)。
测试模式:
单向弯曲:固定方向反复弯折。
双向弯曲:交替正反方向弯折(模拟实际使用场景)。
二、测试步骤
1. 样品准备
电池状态:
初始容量测试:充满电至额定电压(如4.2 V),记录初始容量(C₀)。
表面标记:在电池边缘标记弯折轴线,确保弯折位置一致。
夹具设计:
采用柔性夹具固定电池两端,避免夹持力损伤电极极耳。
弯折区域悬空,确保自由弯曲无约束。
2. 弯折测试
装机定位:将电池安装于试验机,对齐弯折轴线与设备转轴。
参数设定:输入弯曲半径、角度、频率及循环次数。
启动测试:运行设备,定期(如每500次)暂停检测电池外观(裂纹、鼓包)及电压。
环境模拟(可选):若需测试极端环境,同步启动温湿度控制。
3. 测试后评估
机械完整性:
目检铝塑膜是否破损、极耳是否断裂。
气密性测试:将电池浸入水中,加压检测是否漏液。
电性能测试:
容量保持率:充满电后放电,计算剩余容量(C₁),公式:
内阻变化:对比测试前后交流内阻(AC-IR)。
安全性能:
热冲击测试:将弯折后电池置于高温箱(如85℃/2 h),观察是否起火、爆炸。
针刺测试(仅限破坏性分析):用钢针穿刺电池,监测热失控情况。
三、关键注意事项
弯折区域控制:
确保弯折轴线避开电极活性区域(如极耳焊接处),减少结构弱点影响。
电性能监控:
实时记录弯折过程中的电压波动,异常压降可能预示内部短路。
测试中断处理:
若测试中途出现电压骤降或温升>5℃,立即终止测试并分析原因。
数据统计:
每组测试至少3个平行样本,剔除异常值后取均值。
四、失效模式与改进方向
五、参考标准
行业标准:
IEC 62133-2:2017(便携式密封二次电池安全要求)。
GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》(部分指标可参考)。
企业标准:
苹果公司《柔性电池可靠性测试规范》(Apple SRD)。
三星SDI《可弯曲锂电池测试指南》。
六、测试报告内容
测试条件(弯曲参数、环境条件)。
循环次数与失效点关系曲线。
电性能数据(容量保持率、内阻变化)。
安全评估结果(漏液、热失控等)。
失效分析与改进建议。