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鋰電池組件測試內容有哪些?【INSTRON小課堂】

2023-02-08

電池是我們生活中常見(jiàn)的物品,尤其是鋰電池。鋰電池的質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品的使用質(zhì)量,那么我們對鋰電池組件需要做的測試內容有哪些呢?

以下原文引自英斯特朗公眾號:


電池由各種材料、粘結劑、焊接件和結構件組成,需要進(jìn)行全面的測試。除了提供用于電池測試的各種標準夾具和工裝外,Instron 還開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用于提高電池材料和組件測試效率及重復性的定制工裝。









 電極片粘接強度測試

電池最常見(jiàn)的失效模式之一是由電極材料分層或剝離引起的。這種現象通常因電池的持續充放電以及使用期間承受的機械負載而導致。要確保電池在其預期使用壽命結束之前不會(huì )失效,必須了解極片的粘接強度和壽命。


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180°  剝離測試

180° 剝離測試是一種確定電極涂層與集流體的粘結強度的常用方法,只需拉伸夾具即可完成。推薦使用小力值氣動(dòng)夾具和鋼板,以提高測試效率和正確的 180° 剝離。


180°剝離測試


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90° 剝離測試

90° 剝離測試與 180° 剝離測試同樣常見(jiàn),但測試得到的力值略高。上夾具采用拉伸夾具,下部采用標準的90°剝離夾具或專(zhuān)為極片粘結力測試而設計的氣動(dòng)剝離夾具。氣動(dòng) 90° 剝離夾具可提供更好的重復性并提高測試效率,同時(shí)也可幫助操作員確保每次測試的 90° 定位一致性。



采用標準 90° 剝離夾具測試
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初粘力測試

初粘力測試是對 180° 或 90° 剝離的一種補充,以全面了解涂層的粘結強度。與緩慢地從集流體上剝離涂層不同,初粘力測試是對電極整個(gè)預定區域的粘結強度測定。極高的數據采集速率和 Instron 定制的粘力測試工裝相結合,可確保獲得最佳結果,并提高測試效率。


 焊接部位測試

鋰離子電池和其他液體電解質(zhì)電池需要在電極片、極耳、殼體和電芯之間進(jìn)行各類(lèi)焊接。了解最常見(jiàn)的失效模式以及焊接強度對確定電池壽命至關(guān)重要。


焊縫必須承受車(chē)輛或設備內部的機械載荷,隨著(zhù)時(shí)間的推移,這些機械載荷會(huì )對焊縫產(chǎn)生磨損。例如:電動(dòng)汽車(chē)會(huì )不斷行駛和振動(dòng),必須在焊接的設計和質(zhì)量方面考慮該因素。


01


圓柱形電池焊接測試

圓柱形電池在組裝過(guò)程中需要進(jìn)行多次焊接,包括負極耳和頂蓋、正極耳和底蓋、匯流排和電芯極柱焊接等。這些測試都需要適當的對中和夾持解決方案,以提高測試效率,獲得可重復的結果。


02


方形電池焊接測試

方形電池中的大部分焊接位于負/正極耳和每個(gè)集流體,以及匯流排或殼體本身。所有位置都可能發(fā)生失效,必須檢查以確保穩定性和耐久性。


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軟包電池焊接測試

軟包電池需要測試正負極耳和匯流排等相關(guān)焊接。合適的工裝夾具和樣品對中,以及適用于不同尺寸的通用解決方案非常重要。

如下圖中的工裝適用于夾持匯流排和其他電池部件,方便調整尺寸和夾持力,以測試電池生產(chǎn)中使用的各種焊接部件。


 電池/電池包測試

隨著(zhù)越來(lái)越多的組件和材料被引入電池行業(yè),需對每種設計的質(zhì)量、強度、安全性和持久性方面的許多其他特性進(jìn)行測試。


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膨脹測試

電池在充放電過(guò)程中的膨脹是一個(gè)需要測試的重要特性。已知一些電池在充放電循環(huán)過(guò)程中具有最小程度的膨脹和收縮。然而,方形電池和軟包電池會(huì )出現顯著(zhù)的膨脹和收縮,因此必須對其進(jìn)行表征,以確保每個(gè)電池單體的正確使用和安全性。


02


堆疊壓縮測試

電池的堆疊壓縮測試可用于更好地模擬電池壽命期間的實(shí)際受力情況。通過(guò)定制的電池測試臺可測量電池的壓縮力和應變。


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電池碰撞測試

傳統的臺車(chē)設計不適用于裝載危險樣件,在發(fā)生危險后電池包無(wú)法第一時(shí)間轉送至收容區域。Instron 立足于新能源車(chē)輛的研發(fā)需求,可提供動(dòng)力電池包的碰撞解決方案:
  • 最大有限載荷可達2000kg,可適配于市面上全部電池包

  • 通過(guò)液壓縮緊的快夾裝置,20秒內可完成自動(dòng)松開(kāi)

  • 測試后滑臺自動(dòng)定位,發(fā)生危險后第一時(shí)間將電池包移送卸載位置

  • 快夾裝置不降低系統有效載荷,可復現實(shí)車(chē)的電池包波形



 環(huán)境測試

在不同的環(huán)境條件下,材料、電芯、模組和電池包的性能都會(huì )有所不同。與 Instron 試驗機集成的環(huán)境箱使用戶(hù)能夠測試樣品力學(xué)性能的同時(shí)控制測試空間環(huán)境。



 實(shí)驗室數據管理

Bluehill Central 軟件是一個(gè)實(shí)驗室管理工具,能夠對多個(gè) Instron 測試系統相關(guān)的 Bluehill Universal 軟件進(jìn)行集中管理。同時(shí)用戶(hù)通過(guò)該軟件可遠程管理所有 Bluehill Universal 用戶(hù)權限、測試模板、試驗方法、試驗結果、文件修訂批準及審計追蹤數據。




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