copper foil in tensile testing machine

Foil Testing for Electric Vehicle Batteries


ev battery icon  

The electric vehicle battery industry is constantly improving the energy density and safety of their products. A significant focus is on the aluminum and copper foils used in each cell as current collectors. Thinner foil helps to reduce battery weight (contributing to energy density), and longer/wider foil increases production efficiency (contributing to cost reduction). However, as innovation drives foil materials to become thinner, it becomes even more critical to accurately capture their material properties and ensure that adequate quality control measures are in place.

Many companies in the industry are currently working on producing copper foil between 4 and 12 microns thick. However, as copper foil becomes thinner, longer, and wider, improved technology is required to address wrinkling and tearing concerns during production. Given that batteries need to be able to withstand the mechanical loading under normal use, as well as expansion and contraction when charging and discharging over time, the current collector foil must also be able to withstand these factors without yielding. Ensuring that these newer foils are able to withstand the loads required of it during both use and production, increased mechanical testing is needed.

Relevant standards for this application include ASTM E345, EN 546-2, and DIN 50154, which can be used as guidance for testing EV battery foils.

A standard tensile test is the most appropriate way to determine the mechanical properties of aluminum and copper foil specimens. Typically, elongation at break and maximum load are the key material properties that are calculated in mechanical testing, as these properties help ensure the quality of the foil; whether or not it will be able to withstand the mechanical loading and expansion/contraction in use.

While some standards may call out gripping options, such as wedge action grips, Instron has found that pneumatic side action grips are the optimal solution for foil under 20 microns thick. Pneumatic side action grips offer the ability to fine tune the clamping pressure and they will always provide constant pressure throughout each test. The use of pneumatic grips also improves throughput for these high-volume materials, as quality control labs can test hundreds of specimens per day. An additional factor that must be considered is the type of clamping surface, such as the jaw faces used. The optimal jaw faces to pair with pneumatic side action grips are rubber-coated faces. The soft and pliable rubber is able to adequately hold foil material throughout the duration of a test, while minimizing the stress concentration added by clamping the specimens.

foil testing in universal testing machine

 

Two of the biggest challenges that come from testing foil material are the preparation and alignment of the specimen. Specimen preparation is extremely critical for such fragile specimens. The better the quality of the cut, the better the quality of the edges will be for each specimen. Poorly cut edges increase the chances of the material breaking prematurely. Premature failure reduces the quality of the test results, and can lead to the need for re-testing.

Specimen alignment is also critical for repeatability and protection of the specimen, as thin foils can be noticeably affected by minor misalignment within the grips. Additionally, having to adjust foils within the grips multiple times can sometimes lead to premature breaks due to the damage caused by clamping and unclamping. We highly recommend using Instron’s Precision Specimen Loader to reduce variability in test results while improving ergonomics and safety.

Automation systems from Instron introduce a new level of productivity for foil testing. As battery production volumes continue to increase, throughput and efficiency are critical to keep up with demand. Utilizing an automation system with the recommended equipment for each application can free up operators and maximize throughput, while maintaining optimal results.

Related Content
Documento técnico de pruebas mecánicas de baterías de vehículos eléctricos

Documento técnico de pruebas mecánicas de baterías de vehículos eléctricos

Las pruebas mecánicas estáticas son clave para evaluar la seguridad y fiabilidad de los vehículos eléctricos (VE). Las crecientes ventas de vehículos eléctricos junto con una tecnología de baterías en constante cambio están llevando a una gama creciente de componentes y materiales que requieren pruebas exhaustivas. Este documento técnico examina los métodos y tecnologías de prueba mecánica estática clave asociados con las aplicaciones de baterías de vehículos eléctricos.

Cómo elegir la máquina de ensayo adecuada para su aplicación de batería para VE

Cómo elegir la máquina de ensayo adecuada para su aplicación de batería para VE

Los ensayos mecánicos son clave para evaluar el rendimiento y la seguridad del sistema de baterías de un vehículo eléctrico (VE). Un equipo de pruebas preciso, eficiente y seguro es fundamental para las empresas que intentan aumentar la productividad y reducir el tiempo de comercialización en esta nueva industria competitiva. La guía electrónica le guiará a través de tres pasos clave para seleccionar el equipo de prueba más adecuado para aplicaciones de baterías de vehículos eléctricos.

Precision Specimen Loader

The Precision Specimen Loader for Thin Films provides a safer, more ergonomic, accurate, and more convenient way to load thin film and foil specimens into Instron 2712-052 grips.

EV White Paper

Documento técnico de pruebas mecánicas de baterías de vehículos eléctricos

Las pruebas mecánicas estáticas son clave para evaluar la seguridad y fiabilidad de los vehículos eléctricos (VE). Las crecientes ventas de vehículos eléctricos junto con una tecnología de baterías en constante cambio están llevando a una gama creciente de componentes y materiales que requieren pruebas exhaustivas. Este documento técnico examina los métodos y tecnologías de prueba mecánica estática clave asociados con las aplicaciones de baterías de vehículos eléctricos.

Catálogo de sistemas de ensayo Serie 6800 Premier

Los sistemas de ensayo universales Serie 6800 de Instron proporcionan una precisión y fiabilidad sin igual. Construida sobre una arquitectura de sistema Operator Protect pendiente de patente, con un kit Smart-Close totalmente nuevo y funciones de mitigación de colisiones, la Serie 6800 hace que los ensayos de materiales sean más sencillos, limpios y seguros que nunca.

Serie 3400: soluciones de ensayo asequibles

Sistemas de ensayo universales Serie 3400 de Instron para ensayos de tracción, compresión, doblado y otros materiales.

Catálogo de Bluehill Universal

El software Bluehill Universal está diseñado desde el principio para una interacción táctil y una experiencia de usuario intuitiva. Descubre ensayos más sencillos y limpios con funciones como métodos de ensayo precargados, QuickTest en segundos, exportación de datos mejorada e Instron Connect, una nueva función que proporciona un enlace de comunicación directa con el servicio. Los usuarios de versiones anteriores del software, como Bluehill 2 y Bluehill 3, pueden actualizarse fácilmente a la última versión de Bluehill.

Mordazas neumáticas de acción lateral Serie 2712‑04X

Las mordazas neumáticas de acción lateral ofrecen una solución de agarre versátil para una amplia gama de materiales. Capacidades nominales entre 1 y 10 kN.

Contact Us

Complete el siguiente formulario y, con gusto, nos pondremos en contacto con usted para ofrecerle una respuesta. Nuestro tiempo de respuesta habitual a las solicitudes en línea es de 1 a 2 días hábiles.

SOLICITUDES DE SERVICIO

Para preguntas relacionadas con servicio, complete el formulario de contacto haciendo clic en el botón que se encuentra a continuación.

Por favor introduzca su correo electrónico Su correo electrónico debe tener el símbolo @ El correo electrónico sólo puede tener letras, números y los siguientes caracteres: . ! # $ % & ' * + - / = ? ^ _ ` { | } ~ Los dominios de correo electrónico sólo pueden contener letras, números, puntos (.) y guiones (-)
Por favor introduzca su mensaje El correo electrónico sólo puede tener letras, números y los siguientes caracteres: . ! # $ % & ' * + - / = ? ^ _ ` { | } ~
Siguiente Chequear si Ud. es un visitante repetitivo …

Bienvenido de nuevo!

Su información de contacto

Por favor introduzca su nombre
Por favor introduzca su apellido
Por favor seleccione país
Por favor introduzca su empresa
Por favor introduzca su dirección
Por favor introduzca su dirección 2
Por favor introduzca su dirección 3
Por favor introduzca población
Por favor introduzca ciudad
Por favor seleccione país/provincia
Por favor introduzca código postal
Por favor introduzca número de teléfono

Por favor confirme que esta de acuerdo con la política de privacidad y cookies para poder enviar este formulario

Acepto los términos y condiciones de privacidad y las cookies de privacidad de Instron

Suscríbase al boletín de noticias de Instron!
Marque esta casilla para recibir nuestro boletín técnico mensual, así como otras noticias comerciales de Instron centradas en productos, próximos eventos, y mucho más! (Lea una edición muestra de nuestro boletín técnico).

Por favor elija una opción de suscripción Uno o más campos obligatorios están vacíos, completar el formulario para poder continuar. Uno o más campos contienen errores de formato, corrija los errores para continuar. Por favor confirme que esta de acuerdo con la política de privacidad y cookies para poder enviar este formulario