锂电用隔离膜中抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率检测方案(万能试验机)

SSL-CA20-214Excellence in Science Excellence in ScienceAGX-004 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.，LTD.-Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 锂电池隔离膜拉伸试验与应变研究 AGX-004 摘要：本文介绍使用岛津AGX-V 1kN 电子万能试验机、TRViewX视频引伸计、500N箔材专用夹具，参照标准《GB/T 36363-2018锂离子电池用聚烯烃隔膜》，对隔离膜试样进行拉伸试验的示例。该示例对隔离膜常规力学性能(抗拉强度、断裂伸长率等)进行了评估；并使用了视频引伸计来精确测量样品变形，获取弹性模量等数据。可为产品开发、品质管理、制造工艺设定、性能鉴别等提供可靠数据。 关键词： Autograph 精密万能试验机 隔离膜 拉伸试验 弹性模量 近年来，随着人们环保意识的加强，混合动力汽车和纯电动汽车加速发展，锂离子电池使用广泛。 求，常规力学性能包括穿刺强度、拉伸强度等。 锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、彳循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 对于锂电池系列，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。短路、过充、物理冲击等因素有时会导致锂离子电池变得不稳定。随着材料的研发、工艺改进，隔离膜的厚度越来越小，但足够的力学性能是基础要 本篇应用报告是参照标准《GB/T 36363-2018锂离子电池用聚烯烃隔膜》，对隔离膜试样拉伸试验的示例，标准要求：样品宽度15±0.1(mm)的2型试样，夹具间的初始距离为100±5(mm)，试验速度为250±10(mm/min)。评价结果：拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量等，试验过程中使用了使用 TRViewX 视频引伸计精确测量样品变形，可测取弹性模量等数据；并能录制整过试验过程，可回放查看样品实时受力状态下的画面。 实验部分 1.1仪器与夹具 AGX-V 1kN 电子万能试验机岛津 TRViewX视频引伸计500N气动箔才专用夹具TRAPEZIUMX软件(单一试验) 1.2试验条件 试验温度：室温25℃左右 夹具气压：0.4-0.6(MPa) 载荷传感器：1000N(0.5级) 试验速率：250 mm/min 1.3样品及处理 本次试验，选取国内主流隔膜生产商的样品(在235X200的方形样品上，切取15mm宽长条状样品。见下图1)；分为纵向取样、横向取样两组样品，每组各测试5件。表1是试样的信息。 图1 隔离膜样品图 表1 试样信息 试样 锂电池隔离膜 试样名 横向隔膜 纵向隔膜 厚度 12um 12um 宽度 15mm 15mm 标距 75mm 75mm 夹具间距 100mm 100mm 试验介绍 使用AGX-V 1kN 电子万能试验机和 TRViewX 视频引伸计对隔离膜进行了拉伸试验。，以250 mm/min 的横梁位移速度进行断裂试验。样品为12微米厚薄膜，不适合使用接触式引伸计测量变形，此次试验使用岛津TRViewX视频引伸计(双镜头，120mm 量程与500 mm 量程相结合，试验中自动切换量程。)，通过摄像头识别、跟踪贴在样品上的标签进行测量，与试样不接触，精度0.5级，即可以测量弹性区域内微小的变形，也可测量随后变形大的塑性区域，连续测量，直至样品断裂。 (图2.试样开始前与测试结束时图片) 图2 试样开始前与测试结束时图片 结果与结论 3.1试验结果 图3为拉伸试验曲线图(左图为位移-载荷图、右图为应变-应力图)，，左图为拉伸载荷与拉伸变形的对应曲线(变形数据由视频引伸计提供。)；右图为应力(试验力除以试样横截面积所得值)和应变(延伸长度除以标距长度所得值)之间的关系。 图3 拉伸试验曲线图(位移-载荷图、应变-应力图) 表2为隔离膜拉伸试验数据统计表。包括有弹性模量、拉伸强度(载荷、应力)和断裂点应变。从这些结果可以看出，同一种材料，横向样品的弹性模量与抗拉强度要高于纵向样品，纵向样品的延伸率(变形能力)要高于横向样品，表明此种隔离膜力学性能与取样方向有关。每组5个样品的各种数据比较稳定，变化量不大，表明样品的均匀性好、测试系统稳定可靠。 表2 拉伸试验结果 试样类型 批次 弹性模量 (GPa) 最大点 载荷 (N) 最大点应力 (MPa) 断裂点 (%) 应变 1 0.385 37.142 206.347 109.196 2 0.379 36.425 202.363 107.729 3 0.369 36.166 200.920 104.941 纵向 4 0.386 35.586 197.698 98.818 5 0.386 36.216 201.201 101.574 平均值 0.381 36.307 201.706 104.452 标准差 0.0073 0.561 3.118 4.287 1 0.842 43.639 242.536 86.565 2 0.850 44.476 247.090 90.725 3 0.812 43.417 241.204 91.291 横向 4 0.823 43.805 243.358 94.272 5 0.834 44.761 248.670 91.704 平均值 0.832 44.020 244.572 90.911 标准差 0.015 0.573 3.167 2.784 结论 综上所述，使用岛津的电子精密万能试验机配合 TRViewX 视频引伸计、500N气动箔材专用夹具，可以满足标准《GB/T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜》要求，可精确、全面测取隔离膜的各项力学数据，数据稳定可靠。这对于隔膜产业与锂电行业的技术发展非常重要，能够为该产业的产品品质与规范化提供有力的技术保障。 岛津应用云 锂电隔膜材料的研发、工艺改进，隔离膜的厚度越来越小，但足够的力学性能是基础要求，常规力学性能包括穿刺强度、拉伸强度等。参照标准《GB/T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜》，对隔离膜试样拉伸试验；试验过程中使用了使用TRViewX视频引伸计精确测量样品变形，可测取拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量等数据