电池外部短路试验机

随着电动汽车的兴起，新能源电池试验箱在这个行业中也起到了很大的用处，甚至也支撑了很多企业的生产价值。锂电池引起的安全事故大多数都是因为短路而导致的，我们都知道，当电池正负极在电阻很小的情况下，相互连接的是不正常的通电，就像我们常说的短路时，电池里面会产生很大的电流和热量，这样不仅会造成电池寿命严重损害，还会对锂电池内部压力的骤增，而且对于锂离子的化学特征很活泼，会导致电池外壳的爆裂和燃烧的情况发生。那么，我们的试验仪器如何避免这一现象发生呢？下面小编给大家好好的分析：

1.将电池放入高低温试验箱内，通过冷板和热板构成的三明治样结构以及导热液体的循环，使锂电池维持在所需要的测试温度。2.进行低温贮存试验：将温度调至指定低温值（一般为-20℃或更低），将电池在该温度下存放一段时间（一般为2-6小时），然后取出电池，观察其是否发生漏液、短路等异常现象。

本文介绍了岛津MCT-211超微小压缩试验机，对压缩载荷引起的电池结构材料显微状态变化进行观察。通过这项研究证明，岛津MCT-211能够评估在生产和使用过程中受到外部压力作用下，内部结构材料的强度特性

蓄电池被业内称之为汽车的“心脏”，会严重影响到全车特性、安全性、续航力等关键指标值，也是反映一台车稳定性、可靠性、耐用性其背后的核心零部件之一。在关乎动力电池的检验中，被测试动力电池包都经过58项规范认证和106项产品标准验证测试，主要包括：过度充电、亏电、短路故障、挤压成型、仿真模拟撞击、环境温度、震动、火烤、密封性、挤压成型等，这种检测目地一方面是提高车辆的可靠性和稳定性，另一方面其实是为了增加其使用期限。

锂离子电池安全事故大多以热失控方式发生，其基本特征是：大多由最初的内短路产生热量，由于电池的导热性较差，热量积累推高电池的温度，当温度升高至引发电池内部的链式化学反应时，电池温升将逐渐加速，直至电池内化学反应放热量极大，任何散热手段都无法阻止电池温升，即电池发生热失控。

研究LiCoO2(或L1.05Co1/3Ni1/3Mn3O2)/LixC6锂离子电池材料的热分解特性以及锂离子电池在加热、过充、短路等情况下的爆炸机理.实验表明, 50～350℃之间负极表面存在SEI膜的分解、LixC6与电解液乃至LixC6与PVDF等3种放热反应,电解液于178℃时开始放热, Li1-Co1/3Ni1/3Mn1/3O2的热分解反应起始于230℃.锂离子电池在150℃加热时爆炸,1.5C过充至15 min时爆炸,短路情况下不发生爆炸.

蓄电池被业内称之为汽车的“心脏”，会严重影响到全车特性、安全性、续航力等关键指标值，也是反映一台车稳定性、可靠性、耐用性其背后的核心零部件之一。在关乎动力电池的检验中，被测试动力电池包都经过58项规范认证和106项产品标准验证测试，主要包括：过度充电、亏电、短路故障、挤压成型、仿真模拟撞击、环境温度、震动、火烤、密封性、挤压成型等，这种检测目地一方面是提高车辆的可靠性和稳定性，另一方面其实是为了增加其使用期限。

在电池制造过程中的引入异物是影响电池品质的一大主要问题。从正极、负极及电芯的生产，到电池模块的组装和测试，电池制造过程的各个阶段都可能混入异物，进而导致各种问题，例如，材料的使用效率降低，电池退化加速，甚至电池发生内短路。因此，全面了解在电池制造过程中可能出现异物的情况是非常必要的。

通过图像分析，失效的电池会出现“枕突”的迹象，最终可能导致起火或爆炸。经过多次谨慎测试分析，主要是电池的问题，是因为负极板受到了挤压，一部分电池因为绝缘胶带稀薄，造成了短路，导致手机自燃现象的发生。可见，X射线三维CT检测技术在锂电池检测领域，具有重要的意义。

摘 要：本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能试验机进行锂电池隔膜试样拉伸试验的示例。该示例主要用于对锂电池隔膜力学性能的评估，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：BOYI 2025精密万能试验机 锂电池隔膜 拉伸试验锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池隔膜（Lithium ion battery separator），在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。锂电池隔膜的要求：

本文介绍使用岛津电子万能试验机AG-X 50N，进行锂电池隔膜试样拉伸试验的示例。该示例主要用于对锂电池隔膜力学性能的评估，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。

随着现代电子信息技术产业的飞速发展，电池在工业、国防、科技、生活等领域的应用越来越广泛，这使得电池的市场需求不断提高。电池在生产制造过程中引入的异物及杂质是影响电池品质和性能的一大主要问题。从正极、负极及电芯的生产，到电池模块的组装和测试，电池制造过程的各个阶段都可能混入异物及杂质，进而导致各种问题。例如，电池材料中引入金属杂质，可造成电池自放电的严重问题。电池材料中的异物及杂质会使电池的使用效率降低，性能退化加速，甚至电池发生内短路。因此，全面研究分析电池中出现的异物及杂质是非常必要的。如何快速分析电池材料中的异物及杂质成为人们关注的重点。本应用将以出现异物的钠离子电池正极材料为例，展示如何通过XPS来实现对电池材料中异物成分的快速分析。

毛刺是电池电极片边缘可能出现的缺陷，例如在制造过程中的分切环节。它们可能会因诸如短路等故障导致电池性能下降，并引发安全和可靠性问题。毛刺检测是电池生产质量控制的重要部分，对于生产具有可靠性能和寿命的电池至关重要。通过适当照明的光学显微镜可以在生产过程的关键步骤中快速可靠地对电极上的毛刺进行视觉检测。

在锂电池的生产、运输和使用过程中，跌落测试是一项重要的安全性能测试。通过模拟锂电池在实际应用中可能遭遇的跌落情况，跌落测试可以评估锂电池的安全性能。下面将从外观检查、电芯状态、温度变化、电解液泄漏、电池性能以及安全事故风险等方面，详细介绍如何评估跌落测试后锂电池的安全性能。

锂离子电池通常由正极、负极、隔膜、电解液和外壳组成，锂离子通过在正负极之间不断的嵌入与脱嵌完成了电池的充放电工作。相比传统电池，锂离子电池轻薄、容量大、内阻小、放电特性佳，已经规模应用于小型电子产品，在电动车、储能领域成为最有竞争力的候选产品。然而，近年来锂离子电池发生爆炸伤人的安全事故屡见不鲜，如2009年北京一居民被正在充电的手机炸伤，再如同年销往美国的锂离子电池在航空运输中突然自燃，险些酿成悲剧。上述种种事故使得锂离子电池的使用安全性被广泛关注。经研究发现，锂离子电池内部短路、瞬间大电流放电极易引发爆炸，而电池隔膜是爆炸发生的导火索之一，其性能的提升是改善锂离子电池安全性的重点研究方向。

与用于日常手机和电动汽车的传统锂离子电池相比，固态电池(SSBs)具有重要的潜在优势。在这些潜在优势中，有更高的能量密度和更快的充电速度。由于没有易燃有机溶剂，固体电解质分离器还可以提供更长的寿命、更宽的工作温度和更高的安全性。SSBs的一个关键方面是其微观结构对质量传输驱动的尺寸变化(应变)的应力响应。在液体电解质电池中，正极颗粒中也存在成分应变，但在SSBs中，这些应变导致膨胀或收缩的电极颗粒与固体电解质之间的接触力学问题。在阳极侧，锂金属的电镀在与固体电解质的界面上产生了自己的复杂应力状态。SSBs的一个关键特征是，这种电镀不仅可以发生在电极-电解质界面上，而且可以发生在固体电解质本身、气孔内或沿晶界。这种受限的锂沉积形成了具有高静水压应力的区域，能够在电解质中引发破裂。尽管SSBs中的大多数故障是由机械驱动的，但大多数研究都致力于改善电解质的离子传输和电化学稳定性。为了弥补这一差距，在这篇综述中，美国橡树岭国家实验室Sergiy Kalnaus提出了SSB的力学框架，并审查了该领域的前端研究，重点是压力产生、预防和缓解的机制。相关论文以“Solid-state batteries: The critical role of mechanics"为题，发表在Science。图片具有高电化学稳定性的固体电解质与锂金属和离子电导率高于任何液体电解质的硫化物固体电解质的发现，促使研究界转向SSBs。尽管这些发现已经播下了SSBs可以实现快速充电和能量密度加倍的愿景，但只有充分了解电池材料的机械行为并且将多尺度力学集成到SSBs的开发中，才能实现这一承诺。图片固态电池的前景开发下一代固态电池(SSBs)需要我们思考和设计材料挑战解决方案的方式发生范式转变，包括概念化电池及其接口运行的方式(图1)。采用锂金属阳极和层状氧化物或转化阴极的固态锂金属电池有可能使当今的使用液体电解质的锂离子电池的比能量几乎增加一倍。然而，存储和释放这种能量会伴随着电极的尺寸变化：阴极的晶格拉伸和扭曲以及阳极的金属锂沉积。液体电解质可以立即适应电极的体积变化，而不会在电解质中积聚应力或失去与阴极颗粒的接触。然而，当改用SSBs时，这些成分应变、它们引起的应力以及如何缓解这些应力对于电池性能至关重要。SSBs中的大多数故障首先是机械故障。SSBs的成功设计将与材料如何有效地管理这些电池中的应力和应变的演变密切相关。要在SSBs中实现高能量，最重要的是使用锂金属阳极。从以往来看，锂金属阳极一直被认为是不安全的，因为锂沉积物有可能生长，锂沉积物会穿透电池，导致短路和随后的热失控。解决锂生长问题最有希望的解决方案是使用固态电解质(SSE)代替液体电解质，因为它具有机械抑制锂枝晶渗透的潜力。然而，原型固态锂金属电池的实际经验表明，即使是强的电解质材料，锂也具有不同寻常的渗透和破裂倾向。解决阴极-电解质界面和锂-电解质界面挑战的关键是清楚地了解涉及电池相关长度尺度、温度和应变率的所有材料的力学原理。图片图 1.锂金属SSBs及其相应的力学和传递现象的示意图【SSBs中运行的压力释放机制】由于锂传输和沉积不可避免地会产生局部应力，因此考虑锂金属和SSE中可能的应力消除机制至关重要。目标是激活非弹性或粘弹性应变以降低应力大小。这种激活机制在不同类别的固体电解质和金属锂中是不同的。固态电解质是否能够管理由氧化还原反应施加的应变引起的应力将取决于在所施加的电流密度(应变率)和工作温度下操作应力消除机制的可用性。当非弹性流无法在特定的长度和时间尺度下激活时，应力通过断裂进行释放。图片图 2.锂金属的长度尺度和速率依赖性力学【陶瓷的塑性变形】SSBs中的主要应力来源包括(i)Li镀入固体电解质中的缺陷，(ii)由于固体电解质约束的阴极颗粒膨胀而产生的应力，以及(iii)外部施加到电池上的应力(典型的应力)。SSBs工程的目标是采用能够在SSBs中可逆变形并限制应力而不产生断裂的电池材料组合。虽然通过扩散流或位错滑移来限制应力累积是金属锂的合适机制，但陶瓷电解质在室温下不会激活滑移系统，而是会断裂。在这种情况下，材料的增韧不是通过位错的产生而是通过移动现有位错来实现的。因此，关键是有意在材料中引入高位错密度，以便有可能在裂纹端周围的小体积中找到足够的位错(图 3)。具有高抗断裂性的非晶固体电解质的一个例子是锂磷氮氧化物(Lipon)。使用这种非晶薄膜固体电解质构建的电池已成功循环超过10,000次，容量保持率为 95%，并且没有锂渗透 (6。此外，已证明电流密度高达10 mA/cm2。对无定形Lipon力学的研究有限，但表明制备成薄膜时材料坚固。Lipon具有一定程度的延展性。这种延性行为在中得到了进一步揭示，表明Lipon可以在剪切中致密和变形以降低应力强度。图片图 3.通过非晶材料中的致密化和剪切流动触发塑性，并通过在结晶陶瓷中引入位错来增韧，从而避免断裂对离子传导非晶材料和玻璃的变形行为和断裂的研究相当有限。然而，在Lipon中，室温下观察到与LPS玻璃类似的部分恢复。根据分子动力学(MD)模拟，有人提出Lipon中的致密化是通过P-O-P键角的变化而发生的。这种结构变化可能是可逆粘弹性应变背后的原因。然而，由于MD方法无法实现时间尺度，模拟致密化恢复是不可行的。在不需要外部能量输入的情况下至少部分恢复致密体积的能力值得进一步研究。在循环负载下，这种部分恢复会产生类似磁滞的循环行为(图 4)。图片图 4. 在循环加载纳米压痕时，Lipon的形变恢复会导致类似滞后的行为【电化学疲劳】尽管已经在应力消除的背景下讨论了断裂，但断裂的起源通常要复杂得多。在传统结构材料中，循环应力和应变会导致损伤累积，最终导致断裂失效。活性电极材料对由主体结构中锂的重复插入和脱除引起的循环电化学负载做出响应，其方式类似于对外部机械力的循环施加的结构响应。对于阴极，由此产生的变化导致在两个不同长度和时间尺度上不可逆的损伤累积，并由不同的机制驱动：(i)多晶阴极颗粒中的晶间断裂，以及(ii)单阴极颗粒中锂化引起的位错动力学和穿晶断裂。电极颗粒的循环电化学应变导致尺寸变化，足以扩展固体电解质和阴极活性材料之间的界面裂纹。固体电解质内可以产生额外的裂纹，作为界面裂纹的延伸或作为新的断裂表面，作为减少SSBs中大而复杂的应力的方法(图 5)。现有的实验证据表明，大多数此类界面破裂发生在第一个循环内，并导致初始容量损失。然而，这种裂纹的演变可能是一个循环过程，让人想起疲劳裂纹的扩展；目前，还没有足够的实验信息来自信地支持或拒绝这一假设。图片图 5.复合固态阴极的疲劳损伤【固体电解质中的锂增长】根据目前对固体电解质失效的理解，裂纹的形成对锂通过陶瓷电解质隔膜的扩展起着重要的作用。大多数锂诱导失效的理论处理都认为锂丝是从金属-电解质界面向电解质主体传播的(模式I降解)。然而，锂的还原和随后的锂沉积很容易发生在电解质内，远离与锂的界面(模式II降解)。最后，可以想象这样一种情况，即锂沿着多晶陶瓷电解质的晶界均匀地沉积，从而穿过电解质而不需要裂纹扩展。当电池内施加高电流密度时，这种情况可能会在泄漏电流非常高的情况下发生(图6)。图片图 6.锂通过固体电解质传播的示意图【小结】最近的研究对应变的起源以及SSBs各组成部分的应力消除机制提供了洞察力。最重要的经验之一或许是，在较小的长度范围内，锂的强度是块状锂的100多倍，因此无法放松在锂电镀过程中在界面上积累的应力。这就需要通过固体电解质释放应力，通常会导致失效。电池因锂离子扩散导致电解质破裂而失效，这是最关键的失效类型，也是最常研究的导致短路的失效类型。与突然短路相比，充放电循环下电池容量的降低虽然不那么明显，但仍具有很大的危害性，这与阴极/固体电解质界面裂纹的形成有关。这两种失效模式都与锂、固体电解质和正极活性材料的长度尺度和额定力学以及它们在不断裂的情况下耗散应变能的能力直接相关。尽管在了解这些关键材料的应力释放方面取得了很大进展，但我们的认识仍然存在很大差距。该研究对SSBs力学进行了综述，并为构思和设计机械稳健的SSBs搭建了一个总体框架，即：(i)识别和理解局部应变的来源；(ii)理解应变产生的应力，尤其是电池界面上的应力，以及电池材料如何应对应变。

锂离子电池在充放电过程中，锂离子在正负极之间穿梭。在充电过程中，锂离子从正极脱出经过电解液和隔膜到达负极发生反应。在放电过程中锂离子从负极返回正极嵌入正极材料。在循环过程中，正极材料面临许多的问题如自身体积的变化，晶体结构的改变，界面结构的退化等导致的容量衰减。同样的，负极材料也面临着体积膨胀，枝晶的生长导致的负极材料的粉碎溶解、从集流体表面剥离脱离、电接触变差，短路等一系列问题，这些问题导致材料的容量和循环性能严重下降，甚至电池的起火爆炸。 原子层沉积（ALD）薄膜沉积可以合成具有原子级精度的材料，基于自限的膜纳米级的控制，可以实现多组分膜的化学成分控制、大面积的薄膜/工艺的可重复性，具备低温处理以及原位实时监控等技术特征。该技术在锂离子电池，太阳能电池，燃料电池以及超级电容器中都具有广泛的应用。

中国的锂离子电池行业近几年在迅猛发展，国内出现一大批掌握核心制造技术的电池原材料生产厂家。电池隔膜﹝separation film﹞在锂电池结构中是关键的内层组件之一，作为隔离正负电极的装置放置于两极之间，能够让电解质离子通过，又能避免两极上的活性物质直接接触而造成短路。电池隔膜一般是用高分子材料PE（聚乙烯）或PP（聚丙烯）来制备，孔径大小通常在10nm至300nm左右。

锂离子电池在循环使用或储存中，可能因为电解液组分发生成膜及氧化反应、电池过充过放、内部微短路等原因导致 SEI 膜分解破坏从而产生气体，也可能因电解液中的高含量水分发生电解反应等原因导致电池产气鼓胀，从而带来极大的安全隐患。常见产气成分有 H2、CO、CO2 等永久性气体以及 CH4、C2H4、C2H6 等烷烃类气体。

本文介绍使用岛津AGX-V 1kN电子万能试验机、TRViewX视频引伸计、箔材专用夹具，参照标准《GB/T 228-2010金属室温拉伸试验方法》《YB/T 4334-2013 金属箔材 室温拉伸试验方法》，对锂电池用铝箔试样进行拉伸试验的示例。测试铝箔的抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量等力学性能，可为锂电池用铝箔的开发、品质管理、制造工艺设定、性能鉴别等提供可靠数据。

电池包处于不同的外界环境，其电性能和稳定性都会发生改变，要确保电池的安全工作而不造成损失，必须对电池包进行安全性测试。那么电池的湿热循环试验的操作是怎样的呢？1、试验设备：高低温湿热交变试验箱2、环境准备：使工作空间内的温度在24h内循环变化3、升温阶段：:在3±0.5h内，将工作空间的温度连续升至80℃，在该阶段，除后15 min相对温度可不低于90%外，其余时间的相对温度都应不低于95%，以便使试验样品产生凝露。4、高温高湿恒定阶段：将工作空间的温度维持在40±2℃(或55±2℃)的范围内，直到从升温阶段开始算起满12±0.5h为止。在该阶段，除初和后15min相对湿度应不低于90%外，其余时间均应为93±3%。

本文介绍了岛津AG-X电子万能试验机，配合恒温箱，对锂电池隔离膜进行穿刺与拉伸试验测试其强度。通过这项研究，我们能够评估在生产和使用过程中，隔离膜在不同温度下的强度特性。

近年来，随着锂离子电池在动力电池与储能领域方面的广泛应用，高能量密度、高电位与高安全性能已成为未来主要发展趋势。其中，安全性能是锂离子电池的关键性能指标，由于锂离子电池的安全性能问题而引起电磁着火、爆炸造成人身伤害与财务损失的报道屡见不鲜。锂离子电池材料的生产过程中不可避免的会引入一些磁性物质，这些磁性物质以极微小颗粒状态存在。这类磁性物质颗粒会严重影响电池的安全性能与可靠性。磁性物质颗粒在锂离子电池充放电过程中，电解质中的有机物质会以磁性颗粒为基体团聚生长形成棱角或尖刺，同时，这种磁性颗粒会先在正极氧化，再到负极还原，磁性颗粒在运动过程中有可能会刺穿电池隔膜，造成电池内部短路后急剧自放电，引起电池发热、燃烧、甚至爆炸。因此，有必要对正负极的中磁性进行检测和控制。

本文采用Labthink兰光XLW(PC)智能电子拉力试验机对电池隔膜样品的抗穿刺性能进行验证，并通过对验证方法、试验原理、设备参数及适用范围等内容的详细描述，为企业监控电池隔膜的抗穿刺性能提供参考。

全聚合物太阳能电池(all-PSCs)凭借其出色的稳定性和机械耐用性，被认为是未来太阳能电池应用的重要方向。全聚合物太阳能电池主要由供体和受体两种有机聚合物材料组成，其基本结构包括以下：l 透明导电电极： 通常由氧化铟锡（ITO）制成，用于光的透射和电子的导电。l 电子传输层： 提高电子从活性层向电极的传输效率。l 活性层： 由供体和受体材料组成，是光生电荷的主要产生区域。供体材料吸收光子产生激子（电子-空穴对），激子在受体材料处分离成自由电子和空穴。l 空穴传输层： 提高空穴从活性层向电极的传输效率。l 金属电极： 通常由银或铝制成，用于收集和导出电荷。近年来，全聚合物太阳能电池的研究发展迅速：l 材料发展: 随着非富勒烯受体材料的快速发展，APSCs的光/热稳定性和柔韧拉伸性能显着提高。l 转换效率: 研究显示，聚合物太阳能电池的转换效率已突破10%，这使其成为一种有竞争力的替代传统硅基太阳能电池的技术。l 机械灵活性: APSCs表现出优异的透明性、溶液加工性和机械灵活性，使其在柔性电源系统中有广泛应用前景。然而，由于其效率长期落后于小分子受体基太阳能电池，限制了其进一步发展。如何有效平衡并提升开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)成为全聚合物太阳能电池领域的一大难题。近期，香港科技大学颜河教授团队在国际顶级期刊 Energy & Environmental Science 上发表了突破性研究成果， 成功开发了一种名为PYO-V的新型聚合物受体， 它可以通过调节分子结构， 实现更宽的光谱吸收和更高的能量级， 从而有效提升了全聚合物太阳能电池的性能， 并实现了高效的多功能光伏应用。颜河教授是香港科技大学化学系教授，长期致力于有机光伏材料与器件方面的研究， 在国际著名期刊发表了200余篇高质量学术论文。 他的团队致力于突破现有全聚合物太阳能电池的技术瓶颈， 为下一代高效稳定的光伏器件的开发提供新的思路和方向。

蠕变应力松弛实验以及蠕变应力松弛试验机的技术特点

现在市面上光伏电池片的规格有5栅，6栅，9栅，12栅多种规格，我们针对这么多的规格产品，研发了多工位光伏电池片焊带剥离测试试验机，在简单方便省时的调整方式下，一台设备可做多个规格的测试，省时省力省成本。

试验机测试过程简单，配合TRAPEZIUM V软件能实时获取数据，气动双推夹具对实验室环境影响小，适合快速检查与分析，能够满足厂家快速质量检验的要求，也可配合客户自定义需要为客户提供多种试验方法，满足客户对相关产品的开发试验需求，给出科学，规范，数据稳定可靠的解决方案。

电池隔膜是锂电子电池不可或缺的组成部分，隔膜抗穿刺性能优劣对电池性能具有重要影响。本文采用Labthink兰光XLW(PC)智能电子拉力试验机对电池隔膜样品的抗穿刺性能进行验证，并通过对验证方法、试验原理、设备参数及适用范围等内容的详细描述，为企业监控电池隔膜的抗穿刺性能提供参考。

本文参考《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的部分要求和行业客户的测试要求，使用岛津电子万能试验机AGS-X对碳纸材料进行抗拉强度测试，获取其最大应力与断裂点载荷；对碳纸进行抗压测试，测定一定压缩量下的最大载荷与应力。试验证明，岛津AGS-X电子万能试验机配合岛津开发的拉伸与压缩夹具，可以满足碳纸材料抗拉强度测试，抗压强度测试的要求，且对试样本身的影响较小。