鋰電池中鋁箔的力學性能如何測試？鋁箔的屈服強度、抗拉強度、斷裂伸長率

鋰離子電池是一種被認為有著極高潛力的能源儲存技術(shù)，因其較高的能量密度、安全性、可重復充放電等特性，在能源領(lǐng)域受到越來越多的關(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、強度和延展性等力學性能，都是影響電池性能的重要因素。

因此，本篇文章科準測控小編將以鋰電池用鋁箔為研究對象，采用拉伸試驗的方式，結(jié)合國家和行業(yè)標準，使用精準的測試儀器，對鋁箔的各項力學性能進行了精確測量和分析，包括鋁箔的屈服強度、抗拉強度、斷裂伸長率等。這些數(shù)據(jù)對于鋰電池鋁箔的研發(fā)、生產(chǎn)、品質(zhì)控制以及性能評估等方面都具有重要意義，有助于推動鋰電池技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用。

一、測試標準

參考標準《GB/T 228-2010 金屬室溫拉伸試驗方法》與《YB/T 4334-2013 金屬材室溫拉伸試驗方法》對鋁箔試樣進行拉伸試驗

二、測試儀器

1、萬能試驗機

2、氣動箔材專用夾具

3、視頻引伸計

VIC-2D Gauge 視頻引伸計系統(tǒng)的測試過程主要分為三個步驟:

散斑制作:在實驗開始前，需要在被測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、曝光時間、圖像分辨率，Gauge 點的添加，引伸計的添加;

數(shù)據(jù)計算:試驗機與視頻引伸計同步測量，并計算輸出實驗結(jié)果

4、試驗條件

試驗溫度:室溫25°C左右

載荷傳感器:1000 N (0.5 級)

夾具氣壓:0.4-0.6(MPa)

試驗速率:1.875mm/min

夾具間距離:125 mm

標距:50m

三、試樣的制備

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

四、測試流程

1、試驗介紹

使用萬能試驗機和視頻引伸計進行拉伸試驗，試驗速度為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，無法使用接觸式引伸計進行測量，因此使用了120毫米單鏡頭的視頻引伸計。在試驗前，使用標線筆在樣品上繪制標線，并通過攝像頭識別和跟蹤標線來進行測量。視頻引伸計具有0.5級的精度，能夠連續(xù)測量從彈性區(qū)到塑性區(qū)全部變形，直到樣品斷裂。

2、測試流程

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

A、試樣制備

試樣選取國內(nèi)主流鋁箔生產(chǎn)商的厚度為6um的鋁箔，制備長條狀樣品，長寬分別為180mm和15mm。在樣品上繪制標線，以便使用視頻引伸計進行測量。

B、測試操作

使用氣動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。啟動試驗機，設(shè)置試驗條件，包括夾具間距離、標距、試驗速率等參數(shù)。開始進行拉伸試驗，視頻引伸計會自動識別、跟蹤樣品上的標線，實時測量其變形情況。在鋁箔發(fā)生塑性變形時，視頻引伸計可以測量全部變形量，并連續(xù)測量直至樣品斷裂。

C、數(shù)據(jù)處理

通過視頻引伸計測量得到鋁箔在拉伸過程中的變形情況，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、屈服強度、抗拉強度、斷裂伸長率等力學性能參數(shù)。將測量數(shù)據(jù)進行整理、統(tǒng)計、分析和對比，可以得出鋁箔的力學性能參數(shù)，為鋁箔的開發(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，使用萬能試驗機配合視頻引伸計、氣動箔材專用夾具，可以滿足標準《GB/T 228-2010金屬室溫拉伸試驗方法》《YB/T 4334-2013 金屬材 室溫拉伸試驗方法》的要求，可精確、全面測取鋁箔的各項力學數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。這對于鋁箔產(chǎn)業(yè)與鋰電行業(yè)的技術(shù)發(fā)展非常重要，能夠為鋁箔的產(chǎn)品研發(fā)、品質(zhì)管理，以及該行業(yè)的標準化、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