Новая энергетика

Тестирование аккумуляторов электромобилей
Аккумуляторные батареи, модульные и блочные решения для электромобилей

По мере того, как мировая автомобильная промышленность движется к электрификации, производители аккумуляторов находятся под беспрецедентным давлением, требующим инноваций и развития. Инженеры ITM-LAB тесно сотрудничают с лидерами отрасли, чтобы удовлетворить растущий спрос на более компактные, легкие и мощные аккумуляторы. Текущие задачи включают в себя разработку методов тестирования и приспособлений, адаптированных для тестирования аккумуляторов, а также повышение производительности и эффективности в лабораториях контроля качества. Являясь мировым лидером в области испытаний материалов, ITM-LAB обладает уникальными возможностями для удовлетворения потребностей испытательных лабораторий аккумуляторов по всему миру, предоставляя местную поддержку, которая быстро реагирует и на местном языке, предлагая полный спектр услуг, включая установку, калибровку, обучение, модернизацию оборудования на месте и любые потребности в обслуживании в процессе для минимизации времени простоя.

Испытание материалов и компонентов
Аккумуляторы состоят из различных материалов, клеев, сварных швов и компонентных конструкций, которые требуют всесторонних испытаний. В дополнение к широкому ассортименту стандартных захватов и приспособлений для тестирования аккумуляторов, ITM-LAB разрабатывает специальные приспособления, специально предназначенные для повышения эффективности и повторяемости при тестировании материалов и компонентов аккумуляторов. Наша группа инженерных решений может быстро выполнить проектирование аккумуляторных креплений в соответствии с конкретными потребностями.

Испытание сепараторов
Сепараторы являются важным компонентом литий-ионных аккумуляторов, а также других аккумуляторов с жидким электролитом. Полимеры, используемые в этих сепараторах, должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать операцию намотки во время сборки и неравномерное покрытие лития на аноде из-за интенсивного использования. Более безопасные и прочные материалы сепаратора могут более эффективно предотвращать контакт между анодом и катодом, в то время как более тонкие материалы помогают уменьшить вес каждой ячейки и увеличить плотность энергии.

Испытание на прокол
Испытание на прокол сепаратора имеет решающее значение для обеспечения безопасности и долговечности каждого элемента на протяжении всего жизненного цикла батареи. Сепаратор должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать проколы от дендритов, образовавшихся из-за интенсивного использования. Обеспечение надлежащего натяжения образца и выравнивания верхнего зонда имеет решающее значение для этой области применения. Испытания проводятся по аналогии со стандартами EN 14477 и ASTM F1306.
Доступны как ручные, так и пневматические захваты для проколов, соответствующие таким стандартам, как EN 14477, ASTM F1306 и т. д. Пневматические захваты обеспечивают повторяемое усилие зажима и более высокую пропускную способность. Интеграция в существующие системы так же проста, как установка пневматических захватов.

Испытание на растяжение
Испытание на растяжение используется для того, чтобы сепаратор мог выдержать все механические манипуляции во время производства и в течение всего срока службы батареи. Обеспечение правильного выравнивания, вставки и зажима образца имеет решающее значение для достижения оптимальной повторяемости и производительности, а также для предотвращения повреждения образца перед испытанием. Мы рекомендуем использовать прецизионный загрузчик образцов, чтобы уменьшить вариативность результатов тестов при одновременном улучшении эргономики и безопасности. Испытания проводятся по аналогии со стандартами ASTM D882 и ISO 527-3.

Испытание коэффициента трения
Плотная намотка создает механическую нагрузку между сепаратором и электродным покрытием, поэтому важно понимать коэффициент трения между двумя поверхностями. Лучшее понимание коэффициента трения обеспечивает правильный процесс намотки на производстве. Стандарты ISO 8295 и ASTM D1894-14 обычно используются в качестве руководства для проведения этих испытаний.

Испытание на стойкость к проколам при ударах
Выбор материалов сепаратора имеет решающее значение для целостности аккумулятора, так как любые проблемы с механическими характеристиками могут увеличить вероятность возникновения внутренних коротких замыканий, что приведет к тепловому разгону. Испытание на устойчивость к проколам при ударах имеет решающее значение для выбора материала с наилучшими характеристиками, а также для снижения толщины и веса.

Автоматизированное тестирование
Автоматизированные системы ITM-LAB выводят тестирование аккумуляторов на новый уровень производительности. Поскольку производство аккумуляторов продолжает расти, пропускная способность и эффективность имеют решающее значение для удовлетворения спроса. Использование автоматизированных систем и рекомендуемого оборудования для каждой области применения может освободить операторов и максимизировать производительность при сохранении оптимальных результатов.

Испытание электродов

Одним из наиболее распространенных режимов отказа аккумуляторных батарей является растрескивание или отслаивание покрытия электродного материала от токоприемника. Это растрескивание или отслаивание часто вызваны постоянной зарядкой и разряжением аккумулятора, а также механическими нагрузками при использовании. Понимание прочности сцепления и долговечности электрода имеет решающее значение для того, чтобы батарея не вышла из строя до окончания ожидаемого срока службы.

Тест на отслаивание под углом 180 градусов

Испытание на отслаивание под углом 180° является широко используемым методом определения прочности соединения электрода с токосъемным коллектором. Благодаря механическим преимуществам и простоте юстировки устройства для отслаивания это испытание можно проводить с использованием захватов с малым усилием и тензодатчиков. Лучше всего рассмотреть возможность использования пневматических захватов и металлических подложек, чтобы обеспечить высокую пропускную способность и правильное отслаивание на 180° для каждого испытания.

Тест на отслаивание под углом 90 градусов
Испытание на отслаивание под углом 90° является еще одним распространенным методом проверки адгезии электродов аккумуляторных батарей. Испытание на отслаивание под углом 90° обычно имеет немного более высокую нагрузку, чем испытание на отслаивание под углом 180°, и может быть организовано быстрее, поскольку для него обычно не требуется подложка. Наиболее распространенными решениями ITM-LAB для этого испытания являются либо стандартные приспособления для отслаивания под углом 90°, либо пневматические приспособления для отслаивания, специально разработанные для проверки адгезии электродов. Пневматические приспособления для отслаивания под углом 90° обеспечивают лучшую повторяемость и пропускную способность, а также помогают оператору постоянно позиционировать и выравнивать образцы под углом 90°. Пневматические захваты для верхнего приспособления оптимизируют пропускную способность и повторяемость и рекомендуются для тестирования хрупких материалов.

Испытание на адгезию
Исследователи поддерживают использование испытаний на адгезию в качестве еще одного метода проверки адгезии электрода к токосъемнику в батареях. Вместо того, чтобы медленно отслаивать электрод от токосъемника, испытание на адгезию фокусируется на прочности адгезии на заданной площади электрода. Чрезвычайно высокая скорость сбора данных в сочетании с приспособлениями для испытаний на адгезию ITM-LAB обеспечивает оптимальные результаты и производительность.

Тестирование фольги
Алюминиевая и медная фольга используется в качестве токосъемников в аккумуляторах и традиционно используется в больших количествах. Поскольку промышленность стремится использовать наименьшее количество материала для достижения наилучшей плотности энергии в каждой батарее, понимание механических свойств каждой фольги имеет решающее значение для обеспечения безопасности и долговечности батареи. По мере того, как фольга становится длиннее, тоньше и шире, необходимы усовершенствованные технологии для устранения морщин и разрывов, которые могут возникнуть. Проверка и поддержание механических свойств этого материала имеет решающее значение для оптимизации производства аккумуляторов.

Испытание на растяжение
Стандартное испытание на растяжение является наиболее подходящим методом определения механических свойств образцов алюминиевой и медной фольги. Пневматические боковые захваты обеспечивают постоянное давление и высокую пропускную способность для этих материалов большого объема, а правильное выравнивание образца имеет решающее значение для повторяемости образца и защиты перед испытанием, поскольку тонкие фольги могут быть затронуты небольшими смещениями внутри захватов. Мы рекомендуем использовать прецизионный загрузчик образцов для уменьшения расхождения в результатах испытаний при одновременном улучшении эргономики и безопасности. Стандарт ASTM E345-16 часто используется в качестве руководства для проведения этого испытания.

Автоматизированное тестирование
По мере того, как производство аккумуляторов продолжает расти, материалы становятся тоньше, а пропускная способность и эффективность имеют решающее значение для удовлетворения спроса. Использование автоматизированных систем и рекомендуемого оборудования может удовлетворить спрос на более тонкие, широкие и длинные образцы фольги, освобождая операторов и увеличивая производительность при сохранении оптимальных результатов.

Контроль сварных швов
Литий-ионные аккумуляторы и другие аккумуляторы с жидким электролитом требуют бесчисленных сварных швов между электродами, выступами, корпусами и элементами. Понимание наиболее распространенных видов разрушения и прочности каждого сварного шва имеет решающее значение для определения срока службы аккумуляторной батареи. Каждый сварной шов должен выдерживать механические нагрузки внутри транспортного средства или устройства, которые со временем могут изнашивать сварной шов. Например, электромобили постоянно движутся и вибрируют, что необходимо учитывать с точки зрения конструкции и качества сварных швов.

Испытание сварных швов цилиндрической батареи
Цилиндрические батареи требуют нескольких сварных швов во время сборки, включая приварку катодного язычка к крышке аккумулятора, приварку анодного язычка к дну банки и даже отдельные сварные швы с вкладышем. Все это требует правильного выравнивания и захвата для обеспечения высокой пропускной способности и воспроизводимости результатов.

Проверка сварных швов призматической батареи
Большинство сварных швов в призматических элементах происходит между контактами катода/анода и каждым токосъемником, а также внутри самой шины или банки аккумулятора. Сбои могут возникать во всех местах, и их необходимо проверять на согласованность и долговечность.

Испытание сварных швов пакетных ячеек
Пакетные элементы имеют анодные или катодные выступы, сваренные вместе, и выступы, приваренные к клеммам аккумулятора. Кроме того, пакетные ячейки имеют сварные швы шин, которые необходимо проверить. Важное значение имеет правильное приспособление и выравнивание образца, а также универсальные решения для различных размеров.

Дополнительное тестирование
По мере того, как в аккумуляторную промышленность внедряется все больше компонентов и материалов, существует бесчисленное множество других функций, которые необходимо протестировать, чтобы убедиться в качестве, прочности, безопасности и долговечности каждой конструкции.

Испытание на набухание
Расширение аккумулятора во время зарядки и разрядки является важной особенностью, которую необходимо проверить. Хорошо известно, что некоторые батареи расширяются и сжимаются лишь минимально во время езды на велосипеде. Тем не менее, призматические и мешочные элементы могут демонстрировать значительное расширение и сжатие, которые должны быть охарактеризованы для обеспечения правильного использования и безопасности каждой батареи.

Испытание на сжатие стека
Испытание на сжатие стека может быть использовано для наилучшего воспроизведения реальных сил и механических повреждений в течение срока службы батареи

Испытание на сжатие пены
Широкий ассортимент компрессионных плит ITM-LAB в сочетании со стандартными или высокоточными датчиками перемещения может быть использован для полной характеристики поведения пенопластовых материалов под нагрузкой. Пользователи могут использовать набор компрессионных плит (доступных в различных размерах и формах) для проведения статических или циклических испытаний на сжатие и одновременного получения данных о нагрузке и локальном смещении для тестирования пен и гелей, используемых в аккумуляторных элементах и блоках электромобилей. Кроме того, к нижней наковальне может быть добавлена нагреваемая пластина для контроля температуры поверхности пресса, а контроллер с замкнутым контуром может использоваться для контроля температуры нагретой пластины и вывода фактических показаний температуры в испытательное программное обеспечение.

Испытание на сдвиг внахлест
Пользователи ITM-LAB могут выбирать между ручными или пневматическими захватами для проведения важного испытания на сдвиг внахлест, чтобы определить прочность сцепления клеев и сварных швов, используемых в аккумуляторных батареях и модульных сборках. Также доступны специализированные автоматизированные решения для выравнивания захватов в поперечном направлении на основе информации об образце сдвига внахлест из штрихкодов или измеренных размеров.

Климатические испытания
Материалы, ячейки, модули и пакеты ведут себя по-разному в изменяющихся условиях окружающей среды. Испытательная камера, интегрированная в испытательную платформу ITM-LAB, позволяет пользователям испытывать образцы под нагрузкой, одновременно контролируя и управляя средой испытательного пространства.