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一、背景

隨著鋰離子電池技術的快速發(fā)展，電極材料的性能成為影響電池綜合性能的關鍵因素。極片作為電極的重要組成部分，其柔韌性直接影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。因此，對極片柔韌性的測試和評估至關重要。

目前，電池極片柔韌性的測試方法多種多樣，不同的廠家可能會根據自己的產品特點和測試需求采用不同的方法。以下是一些常見的電池極片柔韌性測試方法：

圖1.當前電池極片柔韌性的測試方法

目前，電池極片柔韌性的測試方法多種多樣。大多數方法還是關注極片在受到外力作用下的變形和斷裂行為，因此測試應力-應變曲線的方法還是相對直接、高效，被廣泛認可的。但是這一塊的測試尚無標準化的設備和測試方法支持，仍然有較多廠家采用人工方法進行相關測試，其測試誤差大、一致性差，能得到的信息比較有限。

二、極片柔韌性測試方案

為了將柔韌性測試標準化，元能科技開發(fā)了一款新型的極片柔韌性測試設備BEF1000（圖2），滿足區(qū)分不同極片柔韌性的要求。該設備沿用極片應力-應變曲線的基本測試方法，即將極片特定角度彎曲后固定在測試裝置上，然后通過施加位移來使極片發(fā)生形變，測量極片在不同形變程度下的應力和應變（壓力-位移），評估極片柔韌性。

 圖2.元能科技BEF1000及其3大功能特點

另外，BEF1000創(chuàng)新性地實現了3大功能特點：

（1）整機實現精準的位移控制和測量，外加高精度壓力傳感器實時采集極片受到的壓力；支持勻速施壓或循環(huán)往返施壓等測試模式。

（2）整個測試機構可以90°翻轉，滿足測試人員對極片水平施壓（橫向）以及垂直施壓（縱向）的測試要求，適用不同場景。

（3）極片可離線夾持后，再安裝進測試機構中進行測試；如極片直接在測試位夾持時易造成極片扭曲及錯位，且操作不便。

三、極片柔韌性測試案例

1、不同三元正極極片

我們選取相同材料不同壓實密度的三元正極極片和純箔材：大壓密、小壓密、純箔材，評估它們的柔韌性情況。我們將3種極片分別裁切成多張3*4cm尺寸的小極片進行測試（平行測試），采用勻速下壓的模式，速率0.2mm/s。平行測試結果較為一致，因此我們選取其中單次測試的數據作壓力-位移曲線圖，并對應求得曲線的一階導數圖（圖3）。注：3種極片的壓力-位移曲線圖、一階導數圖采用一致的橫縱坐標，為了方便比較，圖中省略了橫、縱坐標具體數值）

 圖3.不同三元極片和純箔材的壓力-位移曲線圖及一階導數圖

對比發(fā)現，不同極片的壓力-位移曲線的形狀和規(guī)律不同。大壓密極片斷裂點對應的應力值p1小于小壓密極片斷裂點應力值p2，且壓縮位移d1小壓密極片>大壓密極片。從一階導數圖上看，大壓密極片存在明顯的斷裂行為：清晰的拐點、斷裂時應力值迅速下降。

2、不同壓實密度LFP極片

同樣的，我們也選取了不同壓實密度LFP極片裁切成3*4cm尺寸的小極片進行測試（平行測試），采用勻速下壓的模式，速率0.2mm/s。平行測試結果較為一致，因此我們選取其中單次測試的數據作壓力-位移曲線圖（圖4）。

 圖4.不同壓實密度LFP極片的壓力-位移曲線圖及斷裂功的計算

結果表明，壓實密度越大的極片，對應的斷裂點應力值、壓縮位移越小；觀察從零點到斷裂的這一段曲線，可以看出壓實密度越大的極片，對應的斜率也略大，即在相同的應力下，應變略小一些。從零點開始加載到斷裂點所吸收的能量，可以通過壓力-位移曲線下的面積來計算。它反映了極片在斷裂前所經歷的總能量輸入，即極片的斷裂功。從圖4中表格可以看到，2.50cc的極片斷裂功最小。綜合上述分析，我們可以得知，柔韌性上：2.30cc>2.42cc>2.50cc。

四、更多信息說明

元能科技新型的極片柔韌性測試設備BEF1000，可以實現實時檢測電池極片彎曲夾持時壓力與壓縮位移的對應曲線來評估電池極片的柔韌性，以滿足區(qū)分不同極片柔韌性的要求。歡迎鋰電行業(yè)有相關需求的研發(fā)人員送樣測試。（寄樣請?zhí)砑游⑿牛?8059877081）

1 測試對象：不同材料、不同結構、不同制備工藝的各種正負極極片。

2 所需極片量：5張極片，每張不小于10*10cm。

3 應用場景：材料企業(yè)、電芯企業(yè)的材料研發(fā)部門、品控部門、高校做材料開發(fā)的課題組等，可用于材料設計、質量控制、工藝優(yōu)化、性能評估等方面。

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