Test su rivestimenti dell’elettrodo
Per tutta la durata di vita delle batterie agli ioni di litio, nel settore della mobilità elettrica, è fondamentale investigare la resistenza di adesione tra i rivestimenti di materiale attivo e gli elettrodi (fogli Al o Cu), la durezza/rigidità/compressibilità e la resistenza alla flessione del rivestimento di materiale attivo e i coefficienti di attrito tra gli strati della cella.
Forza di adesione dei rivestimenti di materiale attivo e degli elettrodi Video Durezza/rigidità/compressibilità del rivestimento di materiale attivo Resistenza alla flessione del rivestimento di materiale attivo Coefficienti di attrito tra gli strati della cella
Requisiti di prova
- Oltre ai valori caratteristici meccanici, la forza di adesione dei rivestimenti mono o bifacciali sui film isolanti è di importanza rilevante, poiché questa connessione è significativa per la conduttività interna della batteria. Da non sottovalutare anche il fatto che la forza di adesione cambia anche con l'età della batteria, per questo bisogna assicurarsi che la connessione sia garantita a lungo termine.
- L’adesione meccanica tra il materiale attivo e il substrato può essere determinata con diversi metodi. Il più semplice e quindi più comune è il peel test con un angolo di 90° o 180°. In entrambe le varianti, la pellicola di rivestimento viene applicata su un materiale di supporto (substrato) e viene poi tirata dalla macchina di prova all'angolo di peel specificato. Altri svantaggi di questo test sono la grande quantità di materiale utilizzato e la lunga preparazione dei provini.
- Si riesce a ottenere una determinazione più affidabile della forza di adesione utilizzando un dispositivo di prova di adesione a trazione in "direzione Z". La macchina di prova esegue anche automaticamente i parametri definiti. Qui, grazie a un dispositivo di idoneo, vengono preparati simultaneamente cinque campioni. La pressione di contatto e la durata sono identiche per ogni provino. Dopo di che, ogni singolo provino viene tirato in direzione Z e viene determinato un chiaro valore massimo di forza di adesione. Oltre alla preparazione molto efficiente dei provini e all'alta accuratezza di ripetizione, questo metodo permette anche di determinare le componenti di coesione e di adesione del modello di frattura.
Requisiti di prova
- Il processo di rivestimento degli elettrodi è considerato una grande sfida nella produzione di batterie. Per un funzionamento sicuro delle batterie, è necessario garantire un'eccellente stabilità meccanica e un comportamento prevedibile di invecchiamento del materiale attivo. Per questi requisiti, un test importante è la determinazione delle proprietà meccaniche come la durezza e la rigidità del rivestimento.
- La conoscenza di questi valori caratteristici permette l'ottimizzazione dei processi di rivestimento e mostra gli effetti dei diversi componenti chimici durante il processo di sviluppo e produzione.
- Per aumentare l'efficienza, è anche necessario che la larghezza utile del rivestimento sul materiale di supporto sia il più grande e omogeneo possibile. Con l'applicazione di metodi strumentati di indentazione della durezza, le variazioni di qualità legate al prodotto nelle aree del bordo del rivestimento possono essere rilevate e ridotte.
Soluzioni di prova ZwickRoell
- Il durometro nanomeccanico universale ZHN determina con grande accuratezza i valori di durezza e di elasticità di materiali e rivestimenti.
- La testa di misura della durezza strumentata ZHU permette di testare in modo facile e veloce le proprietà meccaniche dei rivestimenti. Il durometro ZHU può essere installato in modo rapido e flessibile su una macchina di prova materiali e, grazie alla cella di carico integrata e al sistema di misurazione digitale dello spostamento fornisce risultati di misurazione altamente accurati.
Requisiti di prova
Il materiale dell'elettrodo attivo forma un rivestimento spesso 50 - 100 µm che, a seconda della composizione chimica e del processo di produzione selezionato, può avere proprietà meccaniche molto diverse. La determinazione della resistenza alla flessione, utilizzando un kit di prova di flessione a 2 punti, consente anche di determinare l'angolo di flessione o il raggio massimo ammissibile in cui il rivestimento rimane intatto. Il contatto tra il film isolante e il materiale attivo viene preservato. Questo è importante per definire le impostazioni ottimali dei parametri di produzione come la velocità di lavorazione, gli angoli dei rulli e le forze di precarico.
Requisiti di prova
La determinazione dei coefficienti di attrito dinamico e statico permette di capire meglio il comportamento di due strati di celle che si toccano nel processo di produzione a secco. In questo modo è possibile determinare l'attrito tra il film e il rullo di trasporto, garantendo che le pressioni dei rulli impostate, i precarichi o le velocità dei rulli non abbiano un effetto negativo sui film e le loro superfici.
