Der definitive Leitfaden zur ASTM D882 - Zugprüfung von dünnen Kunststofffolien
Obwohl ASTM D882 kein offizieller Standard für die Prüfung von Separatorfolien für Elektroautobatterien ist, wird dieser Standard derzeit modifiziert, um die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien zu bewerten. Separatorfolien sind ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Ionen- und anderen Flüssigelektrolytbatterien, die Anode und Kathode voneinander trennen. Das gebräuchlichste Material für Separatorfolien ist Polyolefin, eine Polymerfolie, die stark genug ist, um den Wickelvorgängen bei der Montage sowie der ungleichmäßigen Abscheidung von Lithium auf der Anode aufgrund einer intensiven Nutzung standzuhalten. Sichereres und stärkeres Separatormaterial verhindert effektiver den Kontakt zwischen Anode und Kathode, während dünneres Material dazu beiträgt, das Gewicht jeder Batterie zu reduzieren und die Energiedichte zu verbessern.
Das Testen dieser Materialien gemäß ASTM D882 kann bei der Qualitätskontrolle sowie in der Forschung und Entwicklung sehr hilfreich sein, wenn es darum geht, die optimale Trennfolienlösung zu finden. Wie bei vielen anderen dünnen Filmmaterialien auch, sind Trennfolien anisotrop und sollten daher in mehreren verschiedenen Schnitt-/Testrichtungen getestet werden.
| ASTM D882 Testaufbau | |
|---|---|
| 1) | Universalprüfsystem der Serie 6800 |
| 2) | Bluehill Universal Software |
| 3) | Wägezelle Serie 2580 |
| 4) | Pneumatische Griffe der Serie 2712 |
PROBENAUSRICHTUNG
Die Zugfestigkeitsprüfung von dünnen Filmen und Folien stellt eine größere Herausforderung dar als die Prüfung starrer Proben. Die meisten dünnen Filme und Folien, die bei der Herstellung von Elektroauto-Batterien verwendet werden, sind extrem dünn und haben eine Dicke von nicht mehr als 15 Mikrometern. Diese Materialien können durch falsche Handhabung leicht beschädigt werden. Schon das einfache Greifen eines dünnen Films oder einer Folie kann die Probe beschädigen. Die korrekte Ausrichtung solch empfindlicher Proben ist für viele Prüflabore ein großes Problem, weshalb die Verwendung eines Präzisionsprobenladegeräts empfohlen wird. Diese Geräte verwenden eine abnehmbare Ausrichtklammer und eine lineare Schiene, um die Proben in die Probenhalter zu führen. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, um eine breite Palette von Probenabmessungen aufzunehmen.
Da die ASTM D882-Proben zerbrechlich sind, ist auch die Wahl der Backenfläche für eine erfolgreiche Prüfung entscheidend. Gezackte Backen sind nicht zu empfehlen, da sie die Probe beim Einspannen beschädigen können, was zu Backenbrüchen oder ungenauen Ergebnissen führen kann. Gummiflächen beschädigen die Dünnschichtproben nicht und verhindern nachweislich ein Abrutschen der Proben, da sie sich während des Testprozesses in den Flächen ausdünnen. Daher sind Gummiflächen in Kombination mit pneumatischen Spannzeugen die bevorzugte Kombination. Diese Kombination liefert auch die am besten wiederholbaren Ergebnisse.
Die Auflageflächen der Gummibacken sollten der Breite des eingespannten oder eingezogenen Endes der Probe entsprechen. Die gängigste Größe für diese Art von Material ist 25 mm x 25 mm (1 Zoll x 1 Zoll). Die passende Breite ermöglicht eine einfache Ausrichtung der Probe, was für gute Brüche und genaue Testergebnisse entscheidend ist. Für den Fall, dass die Probenbreite auf der kleineren Seite der Toleranz für die Norm liegt, müssen die Backenflächen mindestens so breit wie die Probe sein, aber auch breiter ist in diesem Fall akzeptabel.
Das Greifen mit Linienkontakt ist auch eine Möglichkeit für Folienproben, die zu dünn für Gummiflächen sind. Die Linienkontaktflächen umfassen eine glatte Backenfläche und eine gegenüberliegende, abgerundete Fläche, die dazu beiträgt, die Klemmkraft entlang einer einzigen Linie senkrecht zur Bewegung der Traverse zu verteilen. Der kritischste Aspekt beim Einspannen ist die Vermeidung von Schlupf beim Testen sowie die gleichmäßige Spannungsverteilung in jeder Probe während des Tests.
Automatisierte Dünnschichttests für Elektrofahrzeugbatterien
Da für die Elektrofahrzeugindustrie ein explosionsartiges Wachstum prognostiziert wird, sollten Batteriehersteller ihre Testkapazitäten so schnell wie möglich ausbauen, um den prognostizierten Anstieg der Nachfrage zu decken. Mit steigendem Prüfvolumen werden Durchsatz und Effizienz immer wichtiger. Instron bietet viele verschiedene Lösungen zur Steigerung der Produktivität Ihres Prüflabors, darunter sowohl automatische als auch halbautomatische Systeme, die sich ideal für die Prüfung großer Mengen von Dünnschichtproben eignen.
Mit der Prüfsoftware Bluehill Universal von ResultsInstronist es einfach, Berechnungen in Übereinstimmung mit der Norm zu erstellen. Die Software enthält außerdem eine vorkonfigurierte Testmethode für ASTM D882-Tests, komplett mit spezifischen Testparametern und Berechnungen, um die Einhaltung der Norm zu gewährleisten.
