배터리 시험

얇은 배터리 포일 및 필름 (알루미늄 및 구리 포일, 폴리머 분리막) 인장 시험을 위한 DIN 50154 및 ASTM E345 규격은 시험 시퀀스에서 고려될 수 있으며, ZwickRoell의 testXpert 시험 소프트웨어는 이 규격들을 지원하여 규격을 준수하는 시험 수행을 보장합니다.

ZwickRoell은 특히 배터리 재료 규격의 추가 개발에 적극 참여하기 때문에 ZwickRoell의 시험법은 앞으로도 모든 요건을 준수할 것입니다.

분리막 포일은 음극과 양극을 전기적으로 절연하는 동시에 리튬 이온이 흐르게 하여 배터리 셀에서 중요한 역할을 합니다. 배터리 셀의 효율성, 사용 수명, 안전성은 이러한 분리막의 기능에 크게 의존합니다. 시험 측면에서 분리막의 기본적인 요구사항은 ISO 527-3 및 ASTM D882에 따른 인장 시험과 EN 14477, ASTM D5748 및 ASTM F1306에 따른 펑츄어 테스트에서 다룹니다. 또한, 이들 시험은 현실적인 기계적 특성을 얻기 위해 전해질에 적신 상태에서 이루어집니다.

관련하여 추가적인 측면은 전극 코팅과 분리막 사이의 마찰 계수와 관련한 분리막 거동입니다. 이러한 물성값은 권선 공정에서 생산 매개변수를 설정하는 데 특히 중요합니다. ZwickRoell은 ZwickRoell 온도 챔버를 추가할 경우 실온뿐만 아니라 -20°C ~ +50°C의 작동 온도 범위에서도 시험을 수행할 수 있도록 하고 있습니다. 이를 통해 다양한 조건에서 분리막의 종합적인 특성을 규정할 수 있습니다.

전극과 분리막이 쌓이는 압력은 셀 내의 효과적인 접촉에 매우 중요합니다. 이 압력은 셀의 사용 수명과 성능에 큰 영향을 미칩니다.

ZwickRoell은 이러한 동적 부하 조건을 정밀하게 시뮬레이션하고 그 특성을 규정하기 위해 배터리 포일, 활물질, 코팅 전극을 대상으로 다양한 압축 시험을 제공합니다.

• 압연 공정은 리튬-이온 전지의 전극 생산에서 중요한 역할을 합니다. 활물질, 바인더 및 전도성 첨가제 페이스트를 금속 포일 (음극에는 구리, 양극에는 알루미늄)에 도포합니다. 코팅된 필름은 압력 및 온도 조건에서 작동하는 롤러로 얇고 균일한 층으로 압착합니다.
• 리튬-이온 전지 셀의 에너지 밀도는 전기 구동 자동차의 범위에 큰 영향을 미치며, 이는 이 공정 단계에 따라 크게 달라집니다. 다양한 공정 변수를 통해 시스템 및 재료 매개변수를 최적화할 수 있습니다.
• 압축 변형 측정은 전극의 품질과 일관성을 모니터링하고 제어하는 데 도움이 되기 때문에 관련성이 매우 높습니다. 이러한 측정을 통해 활물질이 전극에 얼마나 잘 내장되어 있는지, 배터리 작동 중에 분리가 가능한지에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 최대 에너지 밀도와 배터리 성능을 달성하기 위해 압연 공정에 필요한 최적의 압력과 온도를 결정하는 데도 도움이 됩니다.

배터리 생산의 주요 과제는 전극 코팅 공정입니다. 안전한 배터리 작동을 위해서는 활물질의 우수한 기계적 안정성과 예측 가능한 노화 거동이 보장되어야 합니다.

• 따라서 압력을 받는 배터리 포일과 코팅 전극의 거동을 상세히 분석하는 것이 중요합니다. 계장화 나노 압흔은 힘-변위 곡선을 생성하는 데 사용되어 매우 얇은 층에 대한 압축 시험의 일부로 압입 계수를 기록할 수 있습니다. 이 공정에서 재료 개발, 품질 보증 및 배터리 시뮬레이션에 필수적인 데이터를 구할 수 있습니다.
• 활물질, 슬러리, 배터리 운반체 포일 사이의 연결은 품질과 성능에 매우 중요합니다. 최적의 접착력을 보장하려면 활물질 입자가 필름을 관통하여 최소한의 변형만 발생시켜야 합니다. ZwickRoell ZHN 나노 인덴터를 사용하면 실험을 통해 이 작은 변형을 조사하여 운반체 포일과 활물질 사이의 최상의 접착력을 얻을 수 있도록 포일 거동의 특성을 규정할 수 있습니다.