鋰電池中鋁箔的力學(xué)性能如何測(cè)試？鋁箔的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率

鋰離子電池是一種被認(rèn)為有著極高潛力的能源儲(chǔ)存技術(shù)，因其較高的能量密度、安全性、可重復(fù)充放電等特性，在能源領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。在鋰電池中，鋁箔作為電極集流體的重要組成部分，直接影響著電池的性能表現(xiàn)。鋁箔的厚度、光潔度、強(qiáng)度和延展性等力學(xué)性能，都是影響電池性能的重要因素。

因此，本篇文章科準(zhǔn)測(cè)控小編將以鋰電池用鋁箔為研究對(duì)象，采用拉伸試驗(yàn)的方式，結(jié)合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用精準(zhǔn)的測(cè)試儀器，對(duì)鋁箔的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行了精確測(cè)量和分析，包括鋁箔的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等。這些數(shù)據(jù)對(duì)于鋰電池鋁箔的研發(fā)、生產(chǎn)、品質(zhì)控制以及性能評(píng)估等方面都具有重要意義，有助于推動(dòng)鋰電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

一、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 228-2010 金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法》與《YB/T 4334-2013 金屬材室溫拉伸試驗(yàn)方法》對(duì)鋁箔試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)

二、測(cè)試儀器

1、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

2、氣動(dòng)箔材專用夾具

3、視頻引伸計(jì)

VIC-2D Gauge 視頻引伸計(jì)系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程主要分為三個(gè)步驟:

散斑制作:在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要在被測(cè)的鋰電池鋁箔表面制作黑白分明的散斑:硬件設(shè)置:合理架設(shè)、并調(diào)整好相機(jī)系統(tǒng)，;

軟件設(shè)置:設(shè)置系統(tǒng)采集參數(shù)，包括采樣幀率、曝光時(shí)間、圖像分辨率，Gauge 點(diǎn)的添加，引伸計(jì)的添加;

數(shù)據(jù)計(jì)算:試驗(yàn)機(jī)與視頻引伸計(jì)同步測(cè)量，并計(jì)算輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、試驗(yàn)條件

試驗(yàn)溫度:室溫25°C左右

載荷傳感器:1000 N (0.5 級(jí))

夾具氣壓:0.4-0.6(MPa)

試驗(yàn)速率:1.875mm/min

夾具間距離:125 mm

標(biāo)距:50m

三、試樣的制備

本次試驗(yàn),選取國(guó)內(nèi)主流鋁箔生產(chǎn)商的厚度為6um鋁箔，(長(zhǎng)X寬為180X15(mm)的長(zhǎng)條狀樣品。見(jiàn)下圖1)，表1是試樣的信息。

四、測(cè)試流程

1、試驗(yàn)介紹

使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和視頻引伸計(jì)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)速度為1.875毫米/分鐘，樣品為厚度為6微米的鋁。由于樣品的變形量較小，無(wú)法使用接觸式引伸計(jì)進(jìn)行測(cè)量，因此使用了120毫米單鏡頭的視頻引伸計(jì)。在試驗(yàn)前，使用標(biāo)線筆在樣品上繪制標(biāo)線，并通過(guò)攝像頭識(shí)別和跟蹤標(biāo)線來(lái)進(jìn)行測(cè)量。視頻引伸計(jì)具有0.5級(jí)的精度，能夠連續(xù)測(cè)量從彈性區(qū)到塑性區(qū)全部變形，直到樣品斷裂。

2、測(cè)試流程

本次測(cè)試流程主要分為三個(gè)部分，包括試驗(yàn)試樣制備、測(cè)試操作和數(shù)據(jù)處理。

A、試樣制備

試樣選取國(guó)內(nèi)主流鋁箔生產(chǎn)商的厚度為6um的鋁箔，制備長(zhǎng)條狀樣品，長(zhǎng)寬分別為180mm和15mm。在樣品上繪制標(biāo)線，以便使用視頻引伸計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

B、測(cè)試操作

使用氣動(dòng)箔材專用夾具將鋁箔夾緊，夾具氣壓設(shè)置在0.4-0.6MPa之間。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，設(shè)置試驗(yàn)條件，包括夾具間距離、標(biāo)距、試驗(yàn)速率等參數(shù)。開(kāi)始進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，視頻引伸計(jì)會(huì)自動(dòng)識(shí)別、跟蹤樣品上的標(biāo)線，實(shí)時(shí)測(cè)量其變形情況。在鋁箔發(fā)生塑性變形時(shí)，視頻引伸計(jì)可以測(cè)量全部變形量，并連續(xù)測(cè)量直至樣品斷裂。

C、數(shù)據(jù)處理

通過(guò)視頻引伸計(jì)測(cè)量得到鋁箔在拉伸過(guò)程中的變形情況，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能參數(shù)。將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)比，可以得出鋁箔的力學(xué)性能參數(shù)，為鋁箔的開(kāi)發(fā)、品質(zhì)管理、制造工藝設(shè)定、性能鑒別等提供可靠數(shù)據(jù)。

結(jié)論

綜上所述，使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)配合視頻引伸計(jì)、氣動(dòng)箔材專用夾具，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 228-2010金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法》《YB/T 4334-2013 金屬材 室溫拉伸試驗(yàn)方法》的要求，可精確、全面測(cè)取鋁箔的各項(xiàng)力學(xué)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。這對(duì)于鋁箔產(chǎn)業(yè)與鋰電行業(yè)的技術(shù)發(fā)展非常重要，能夠?yàn)殇X箔的產(chǎn)品研發(fā)、品質(zhì)管理，以及該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)支持與技術(shù)保障。

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審核編輯 黃宇