电芯极片压缩测试是锂离子电池研发与制造中的关键力学性能表征手段,主要用于评估极片在辊压、叠片/卷绕及电池充放电过程中的结构稳定性、孔隙率变化及界面接触特性。
1. 测试设备
核心: 高精度万能材料试验机或专用的压缩测试仪。
关键附件:
平行平板夹具: 确保压力均匀施加。
原位电学测试模块(至关重要): 集成四探针或两探针系统,用于同步测量极片在受压状态下的面电阻或电导率。
高精度位移/力传感器: 测量微米级形变和毫牛级力。
环境控制: 通常在常温干燥环境下进行,也可在手套箱(惰性气氛)或温控箱中进行。
2. 样品准备
样品形式: 从涂布好的极片上裁切出规则形状(如圆形、方形)。
状态: 可以是干燥极片,或浸润电解液后的“湿”极片(更接近真实电芯内环境)。
关键参数记录: 样品的初始厚度、面密度、压实密度。
3. 典型测试流程
A. 准静态单轴压缩测试
预加载: 施加一个微小压力(如0.1 MPa)使样品与压板充分接触,定义此位置为初始厚度。
压缩阶段: 以恒定速度(如0.1 mm/min)压缩样品,同时连续记录压力(应力)- 位移(应变) 曲线。压缩至目标压力(模拟辊压压力,如100-200 MPa)或目标压实密度。
保压阶段: 在z大压力下保持一段时间,观察应力弛豫和厚度变化。
卸载阶段: 以相同速度卸载至预加载力,记录回弹曲线。
(同步)电学测量: 在压缩、保压、卸载的特定节点,暂停或低速运行,测量极片的面电阻(或电导率)。
B. 循环压缩测试(模拟充放电膨胀)
在设定的压力上限和下限之间,进行多次加载-卸载循环。
观察每次循环后残余应变(塑性变形)的累积、回弹模量的变化以及电导率的衰减。
来源:网络
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