Testvereisten
- Lithium-ion batterijen met solid state-elektrolyten worden beschouwd als de superieure batterijtechnologie voor de toekomst dankzij voordelen op vlak van veiligheid, energiedensiteit en snellaadmogelijkheden. De gebruikte componenten bestaan uit complexe materiaalcomposieten die elektrochemisch en mechanisch optimaal op elkaar afgestemd moeten zijn. Aangezien het vloeibare elektrolyt niet langer gebruikt wordt als verbinding, moeten uitdagingen opgelost worden zoals het contact tussen de lagen, thermische expansie en veroudering. Nauwkeurige mechanische tests laten toe de materiaalcomposieten en structuren uitgebreid te analyseren.
- Bij gebruik van een anode uit lithium is de mechanische evaluatie bijzonder uitdagend. De samplevoorbereiding en bepaling van de treksterkte van lithium moeten gebeuren in een inerte gasomgeving omwille van ernstige degradatie. Daarnaast moet het gevoelige ductiele materiaal zeer voorzichtig in de klemmen gebracht en uitgelijnd worden. De langsrek kan enkel betrouwbaar bepaald worden met aangepaste optische laser extensometers, zonder contact met het sample.
- Ook de bepaling van de mechanische eigenschappen van andere componenten zoals de kathode uit composiet of de solid state elektrolytische separator zijn niet eenvoudig. De sterkte van deze componenten is cruciaal voor het ontwerp van de productieprocessen en een veilig, betrouwbaar gebruik van de batterij. Solid state-elektrolyten zijn gewoonlijk gemaakt uit polymeren, oxiden of sulfiden en variëren sterk in mechanische eigenschappen. Ze kunnen variëren van bros tot ductiel. Tijdens de meting worden de elasticiteitsmodulus, hardheid, buigsterkte en breukvastheid onderzocht met behulp van nano-indentatie.
ZwickRoell testoplossing
- Een ZwickiLine of een AllroundLine, aangepaste persluchtklemmen, uitlijnhulp voor films en een laserXtens
- ZHN hardheidsmeter