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Solutions d’essai pour cellules de batteries lithium-ion, modules de batteries et packs de batteries

Une cellule de batterie lithium-ion est constituĂ©e de diffĂ©rents composants et matĂ©riaux, exposĂ©s Ă  de nombreux chargements.Pour ce faire, diffĂ©rents matĂ©riaux sont utilisĂ©s.En production, les matĂ©riaux sont soumis Ă  des charges mĂ©caniques lors des diffĂ©rentes Ă©tapes de fabrication et doivent ĂȘtre adaptĂ©s Ă  ces chargements.Pendant le fonctionnement des batteries, les matĂ©riaux utilisĂ©s sont exposĂ©s Ă  des contraintes Ă©lectrochimiques, thermiques et mĂ©caniques.ZwickRoell offre des solutions d'essai adaptĂ©es Ă  chaque demande.

Demande d'essai

  • Une cellule de batterie lithium-ion est constituĂ©e de diffĂ©rents composants et matĂ©riaux, exposĂ©s Ă  de nombreux chargements.
  • DiffĂ©rents matĂ©riaux sont utilisĂ©s: parmi lesquels le matĂ©riau de l’électrode de feuilles composĂ©es d'aluminium et de cuivre, de sĂ©parateurs en polymĂšre (PE ou PP), de graphite ou de titanate -revĂȘtements d'Ă©lectrodes, revĂȘtements d'oxyde mĂ©tallique de lithium, boĂźtiers Ă  base d'aluminium (boĂźtiers pleins ou feuilles laminĂ©es), etc.
  • En production, les matĂ©riaux sont soumis Ă  des charges mĂ©caniques lors des diffĂ©rentes Ă©tapes de fabrication et doivent ĂȘtre adaptĂ©s Ă  ces chargements.Pendant le fonctionnement des batteries, les matĂ©riaux utilisĂ©s sont exposĂ©s Ă  des contraintes Ă©lectrochimiques, thermiques et mĂ©caniques.
  • Des grandeurs, telles que les contraintes de traction, la rĂ©sistance au flambage, la rĂ©sistance aux fissures , les forces de cisaillement, la rĂ©sistance Ă  la dĂ©chirure des joints soudĂ©s, la force adhĂ©sive, la rĂ©sistance Ă  la perforation, l'Ă©lasticitĂ©, la contrainte de tempĂ©rature ou la rĂ©sistance Ă  la compression devront par exemple ĂȘtre dĂ©terminĂ©es.Certains composants sont de plus soumis Ă  des essais de fonctionnalitĂ©s, tels que les forces de cisaillement sur les terminaux ou la rĂ©sistance Ă  la perforation des soupapes de sĂ©curitĂ© des cellules prismatiques ou un simple test de rĂ©sistance des soudures des parafoudres .Une cellule lithium-ion doit de plus ĂȘtre comprise dans son cycle de performance, et la dĂ©tection de la dĂ©formation mĂ©canique de la cellule provoquĂ©e par le gonflement ( Swelling ) pendant le processus de charge joue un rĂŽle important dans la conception de l'environnement de la cellule de batterie.D’autres dĂ©fis restent Ă  relever:RĂ©sistance Ă  la tempĂ©rature sur une large plage de tempĂ©ratures (-40 Ă  +120°C), rĂ©sistance aux vibrations, aux chargements cycliques et aux processus de vieillissement dus aux influences Ă©lectrochimiques.

Solution d’essai ZwickRoell

  • Les essais sont rĂ©alisĂ©s selon demande avec des machines d’essai universelles dans la plage de force allant de 1 jusqu’à 10 kN.
  • Les principales caractĂ©ristiques des matĂ©riaux, dans l’essai de traction notamment, peuvent ĂȘtre dĂ©terminĂ©es de maniĂšre rĂ©pĂ©tĂ©e grĂące Ă  un alignement aisĂ© et Ă  des mĂąchoires pneumatiques adaptĂ©es.Le maintien fiable, sans Ă©crasement ou flamblage, de feuilles mĂ©talliques ou plastiques trĂšs fines (<50”m) est Ă©galement assurĂ©.
  • Pour la mesure de propriĂ©tĂ©s de matĂ©riaux haute prĂ©cision, qui sont principalement utilisĂ©es en simulation, des capteurs de force et de dĂ©formation trĂšs prĂ©cis sont principalement employĂ©s.Dans le cas de feuilles d’électrode trĂšs fines, plus particuliĂšrement, la dĂ©termination des valeurs d’allongement par l’extensomĂštre avec contact ne doit pas influencer l’éprouvette.Les extensomĂštres vidĂ©o ou laser sans contact des gammes videoXtens ou laserXtens sont idĂ©alement adaptĂ©s pour ce faire .
  • Les influences thermiques peuvent grĂące Ă  une enceinte thermique ĂȘtre librement simulĂ©es dans des limites d’utilisation en tempĂ©rature Ă©largies allant de -80°C jusqu’à +250°C.

Feuilles d’électrodes

L’essai des feuilles d'Ă©lectrodes pour batteries lithium-ion s’effectue dans l’essai de traction ou dans l’essai de perforation.
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RevĂȘtements d’électrodes

DĂ©termination de la force d'adhĂ©sion entre les revĂȘtements de matĂ©riau actif et les Ă©lectrodes (feuille d'aluminium ou de cuivre), de la duretĂ©/rigiditĂ©/compressibilitĂ© du revĂȘtement de matĂ©riau actif, de la rĂ©sistance Ă  la flexion du revĂȘtement de matĂ©riau actif et du coefficient de friction entre les couches de cellules.
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SĂ©parateurs

L’essai des sĂ©parateurs de polymĂšres pour batteries lithium-ion s’effectue dans l’essai de traction ou dans l’essai de perforation.
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Batteries solides

Caractéristiques mécaniques des batteries solides, par exemple avec anode en lithium métallique
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