新能源动力电池中金相制备分析检测方案(切割机)

Buehler， An ITW CompanyBuehler China·ShanghaiP：+86 400 111 8683E： Info.cn@buehler.comStronger Partner， Reliable SolutionsBUEHLERAn ITW Company 标乐试样秀 新能源动力电池金相制备 前言： 随着能源、环境问题日益凸显，新能源汽车是目前各国争相发展的关键行业，其中电池及其能量控制系统无疑是是最迫切想要攻克的难题，提高储能密度及使用安全性一直是研究的热点问题。从三元粉末铝箔到正极材料、从石墨铜箔到负极材料、成品电池及电池壳体的激光焊接等等的质量管控都离不开金相设备的助力，下面我们介绍下电池各组件的金相制备方案。 1.三元粉末 粉末材料需要管控其尺寸粒径分布，形状，内部孔隙率。传统的金相方式制备方式其其点在于如果选用冷镶嵌树脂润湿性差，很难包裹住粉体颗粒，导致在研磨抛光过程中粉体掉落。推荐使用Epothin2环氧树脂，其物理参数为：树脂与固化剂混合后粘度约 250cps， 23℃固化时间约9小时，放热峰值温度约65℃。使用小勺子将粉末均匀置于 25mm 的镶嵌模具内，浇入搅拌好的树脂并用搅拌棒轻轻搅拌，使树脂充分包裹粉末材料，静置等待树脂自然固化。 静置过程中粉末材料会沉降至底部，但是因粉末材料尺寸较小，第一步的研磨不可以用太粗的砂纸进行研磨，推荐使用 P2500砂纸，然后进行3um 金刚石抛光去除砂纸划痕，最终使用氧化铝抛光液去除所有划痕，制备工艺参数见表1。 步 研磨颗粒 润滑 力/ 时间 底盘转速 动力头转 相对 骤 制备表面 样品 (min：sec) (rpm) 速(rpm) 方向 1 CarbiMet P2500 水 10N 磨平 150 60 >> 2 Verdutex 3um Metadi 多晶金刚石悬浮液 润滑 液 15N 3：00 150 60 >< 3 Chemomet 0.05um MasterPrep 氧化铝悬浮液 15N 2：00 150 60 >< >> 同向，><反向 最后15-20秒钟冲水 标乐试样秀 2.!.成品圆柱电池 成品电池内部已经注入电解液，在金相制备之前需要将电解液放出，可以使用粗砂纸将电池两头盖帽磨掉，或者使用紧密切割机切掉电池盖帽，并放出电池内的电解液。为不改变电池内部结构，建议带外部铁壳直接镶嵌，将电池横放在方形模具内，推荐使用Epothin2 树脂进行镶嵌，此款树脂粘度低流动性好，峰值放热温度低，不会改变电池内部结构，为增加树脂的填充，推荐使用 Simplivac 真空镶嵌机辅助冷镶嵌。 固化后切割样品，若样品对水敏感，则选用干切的方式进行切割，切割成合适大小尺寸，放入模具进行二次镶嵌，因二次镶嵌的作用是做成合适的尺寸便于自动磨抛，树脂只是起支撑作用，可以选择快固化树脂，比如 Epokwick FC 树脂。研磨抛光过程中水敏感电池可选择金刚石抛光膏进行抛光，酒精加乙二醇进行冷令， 研磨抛光工艺参数见表 2 A B C Figure 2 illustrates the outer case structure of a cylindrical solid body lithiumion battery without the polymeric sheath with (a) showing the cathode，(b)an-ode side and (c) is a side view of the battery lid cap region，(d) and (e)illustratethe polymeric outer sheath. +++ 标乐试样秀 3.方形电池壳体 目前方形电池壳体多选用铝锰合金，其具有易成型、耐腐蚀、导电性能优异等特点，但铝合金对激光的反射率较高，且导热性好，造成激光焊接有一定难度，焊接过程中会出现凸起、气孔、气泡等问题，所以日常需要管控焊接质量。 方形电池壳体根据容量不同主要有0.6mm 和0.8mm，金相检测时的难度在于，薄的铝壳体不能耐受夹具夹持的力，否则极易发生变形，切割时推荐使用标乐 Isomet1000切割机搭配 20HC金刚石，机器可以搭配一个平台，手推样品进行切割成合适尺寸后镶嵌成合适的尺寸研磨抛光。铝合金在研磨抛光过程中极易发生氧化，所以最终抛光阶段需要使用 PH10.5的氧化硅抛光液作为终抛液，可以有效去除氧化皮层，得到铝合金本质的银白色。具体研磨抛光步骤见表3。抛光后的样品若需要观察焊接情况，可选择10%氢氧化钠或者 Kroll 溶液进行腐蚀皆可。 Isomet1000切割机 步 骤 制备表面 研磨颗粒 润滑 力/ 样品 时间 (min：sec) 底盘转速 (rpm) 动力头转 速(rpm) 相对 方向 1 CarbiMet 砂纸 P400砂纸 水 20N 磨平 200 60 >> 2 UltraPad 9um MetaDi 金刚 石悬浮液 Metadi 润滑剂 25N 3：00 150 60 >< 3 PoliCloth 3um MetaDi 金刚 石悬浮液 MetaDi 润滑剂 25N 3：00 150 60 >> 4： ChemoMet MasterMet 2氧化 20N 2：00 150 60 >< 硅抛光液 >> 同向，><反向 最后15-20 秒钟冲水 ◆++ 标乐试样秀 标乐亚太区总部|中国·上海依工测试测量仪器(上海)有限公司 更多信息：www.buehler.cn 联系我们：+86 4001118683 info.cn@buehler.com +++ 品 www.buehler.cn 随着能源、环境问题日益凸显，新能源汽车是目前各国争相发展的关键行业，其中电池及其能量控制系统无疑是是最迫切想要攻克的难题，提高储能密度及使用安全性一直是研究的热点问题。从三元粉末铝箔到正极材料、从石墨铜箔到负极材料、成品电池及电池壳体的激光焊接等等的质量管控都离不开金相设备的助力，下面我们介绍下电池各组件的金相制备方案。