Mechanical Testing of Battery Components


배터리 시험

리튬 이온 배터리 셀, 모듈 및 팩을 위한 시험 솔루션

전 세계 자동차 산업이 전기화를 지향함에 따라 배터리 제조업체는 그 어느 때보다 빠르게 혁신하고 성장해야 한다는 엄청난 압력을 받고 있습니다. Instron 엔지니어는 더 작고 더 가벼우며 더 강력한 배터리에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 업계 리더들과 긴밀히 협력하고 있습니다. 현재 과제에는 QC 실험실의 처리량 및 효율성 개선과 함께 배터리 시험 적용 분야에 맞춤화된 테스트 방법 및 치구의 개발이 포함됩니다. 재료 시험 산업의 글로벌 리더인 Instron은 신속하게 현지 언어로 대응할 수 있는 현지 지원을 통해 전 세계 배터리 시험 연구소의 요구를 수용할 수 있는 독보적인 위치에 있으며 설치, 교정, 교육, 현장 장비 업그레이드 및 가동 중지 시간을 최소화하기 위한 모든 서비스 요구 사항을 포함한 완벽한 서비스 제품군을 제공합니다.

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Electric Vehicle Batteries

Compression Test of Battery Component




재료 및 부품 시험

배터리는 철저한 시험이 필요한 다양한 재료, 접착제, 용접 및 부품 구조로 만들어져 있습니다. 배터리 시험을 위한 다양한 표준 그립 및 치구 외에도 Instron은 배터리 재료 및 부품 시험의 효율성과 반복성을 향상시키도록 특별히 설계된 맞춤형 치구를 개발했습니다. 당사의 엔지니어링 솔루션 그룹은 특정 요구 사항에 맞는 배터리 치구 설계를 신속하게 처리할 수 있습니다.

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배터리 시험 애플리케이션






분리막 시험

분리막은 리튬 이온 배터리 및 기타 액체 전해질 배터리의 중요한 부분입니다. 이러한 필름에 사용되는 폴리머는 조립 중 와인딩 작업과 광범위한 사용으로 인해 양극에 고르지 않은 방식으로 리튬이 도금되는 작업을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 더 안전하고 강력한 분리막 소재는 양극과 음극의 접촉을 보다 효과적으로 방지하고, 얇은 소재는 각 배터리의 무게를 줄이고 에너지 밀도를 높이는 데 도움이 됩니다.


Puncture Test of Separator Film

관통파괴 시험

분리막 필름의 관통파괴 시험(EN 14477)은 배터리 수명 주기 전반에 걸쳐 각 셀의 안전성과 수명을 보장하는 데 중요합니다. 막은 광범위하게 사용하여 형성되는 수상돌기의 관통파괴를 견딜 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 이 적용 분야에서는 적절한 시편의 팽팽함과 상부 프로브의 정렬을 확인하는 것이 중요합니다.

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Tensile Test of Separator Film

인장 시험

인장 시험은 분리막이 제조 및 배터리 수명기간 동안 모든 기계적 작업을 견딜 수 있는지 확인하는데 사용됩니다. 최상의 반복성 및 처리량을 보장하고 시험 전에 시편 손상을 방지하기 위해서는 적절한 시편 정렬, 삽입 및 그립 작동이 필요합니다. 시험은 ASTM D882와 유사합니다.

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Coefficient of Friction Test

마찰 시험 계수

타이트한 와인딩은 분리막과 전극 코팅 사이에 기계적 하중을 생성하며 두 표면 사이의 마찰 계수를 이해하는 것이 중요합니다. 마찰 계수를 더 잘 이해하면 생산 과정에서 적절한 와인딩 프로세스가 이루어지도록 할 수 있습니다.

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Battery Testing with Impact Drop Tower Testing System

충격 이벤트 시험에 대한 관통파괴 저항

기계적 성능 문제가 열 폭주로 이어질 수 있는 내부 단락의 가능성을 증가시킬 수 있으므로 분리막의 재료 선택은 배터리 무결성을 위해 필수적입니다. 충격 이벤트에 대한 관통파괴 저항을 시험하는 것은 두께와 무게를 줄이는 추가 목표와 함께 최고의 성능을 가진 재료를 선택하는데 매우 중요합니다.

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Automated Thin Film Testing

자동화된 시험

Instron의 자동화 시스템은 배터리 시험을 위한 새로운 수준의 생산성을 제공합니다. 배터리 생산량이 계속 증가함에 따라 수요를 따라잡기 위해서는 처리량과 효율성이 매우 중요합니다. 각 적용 분야에 권장되는 장비와 함께 자동화 시스템을 활용하면 최적의 결과를 유지하면서 작업자의 여유를 확보하고 처리량을 극대화할 수 있습니다.

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전극 시험

배터리에서 가장 흔한 고장 모드 중 하나는 전극 재료의 코팅이 집전체에서 갈라지거나 박리될 때 발생합니다. 이러한 균열 또는 박리는 일반적으로 배터리의 지속적인 충전 및 방전과 사용 시 기계적 하중으로 인해 발생합니다. 배터리가 예상 수명 주기가 끝나기 전에 고장나지 않도록 하려면 전극 접착 강도와 수명을 이해하는 것이 중요합니다.


180 Degree Peel Test

180도 박리 시험

180° 박리 시험은 집전체에 대한 전극의 접착 강도를 결정하기 위해 일반적으로 사용되는 방법입니다. 박리 설정의 기계적 이점과 정렬 용이성으로 인해 이 시험은 낮은 힘의 그립과 하중 셀을 사용하여 수행할 수 있습니다. 각 시험 전반에 걸쳐 높은 처리량과 적절한 180° 박리를 보장하기 위해 공압 그립과 금속 기판 사용을 고려하는 것이 가장 좋습니다.


90 Degree Peel Test

90도 박리 시험

180° 박리 시험과 유사하게 90° 박리는 배터리의 전극 접착력을 시험하는 가장 일반적인 방법입니다. 90° 박리는 일반적으로 180° 박리보다 하중이 약간 더 높지만 기판이 필요하지 않으므로 더 빠르게 설정할 수 있습니다. 상부 공압 그립을 적절한 전극 박리 치구와 함께 사용하면 이 시험에 필요한 박리력에 대해 처리량과 반복성을 최적화할 수 있습니다.


Tack Testing Fixture

접착 시험

접착 시험은 배터리의 집전체에 대한 전극의 접착력을 시험하기 위한 추가 방법으로 연구원들에 의해 추천되었습니다. 집전체에서 전극을 천천히 박리하는 대신, 접착 시험은 전극의 미리 결정된 전체 영역의 접착 강도에 초점을 맞춥니다. Instron의 압정 시험 치구와 함께 매우 빠른 데이터 속도 수집은 최상의 결과와 처리량을 보장합니다.







호일 시험

알루미늄과 구리 호일은 배터리의 집전체로 사용되며 전통적으로 대량으로 필요합니다. 업계에서는 각 배터리의 최적 에너지 밀도를 달성하기 위해 최소한의 재료를 사용하기 위해 노력하고 있으므로 배터리의 안전성과 수명을 보장하기 위해 각 호일의 기계적 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 호일이 더 길고 얇아지고 넓어짐에 따라 그에 따라 발생할 수 있는 주름과 인열을 해결하기 위해 개선된 기술이 필요합니다. 이 재료의 기계적 특성을 검증하고 유지하는 것은 배터리 생산을 최적화하는데 중요합니다.


Tensile Test of Foil Specimen

인장 시험

표준 인장 시험은 알루미늄 및 구리 호일 시편의 기계적 특성을 결정하는 가장 적절한 방법입니다. 공압식 사이드 액션 그립은 이러한 대용량 재료에 대한 빠른 처리량으로 일정한 압력을 제공하며, 얇은 호일이 그립 내에서 약간의 오정렬의 영향을 받을 수 있으므로 적절한 시편 정렬은 시험 전 시편의 반복성과 보호에 매우 중요합니다.


Automated Tensile Test

자동화된 시험

배터리 생산량이 계속 증가하고 재료가 더 얇아짐에 따라 수요를 따라잡기 위해서는 처리량과 효율성이 매우 중요합니다. 권장 장비와 함께 자동화 시스템을 활용하면 더 얇고, 더 넓고, 더 긴 호일 시편에 대한 수요를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 결과를 유지하면서 작업자의 여유를 확보하고 처리량을 극대화할 수 있습니다.







용접 시험

리튬 이온 및 기타 액체 전해질 배터리는 전극, 탭, 케이스 및 셀 사이에 수많은 용접이 필요합니다. 가장 일반적인 고장 모드와 각 용접의 강도를 이해하는 것은 배터리 수명을 결정하는 데 중요합니다. 각 용접부는 시간이 지남에 따라 용접부가 마모될 수 있는 차량 또는 장치 내부에 있는 기계적 하중을 견뎌야 합니다. 예를 들어, 전기 자동차는 끊임없이 움직이고 진동하는데, 이는 용접의 설계 및 품질에 대해 고려되어야 합니다.


Tab to Cap Weld Test

원통형 셀 용접 시험

원통형 셀은 조립하는 동안 셀의 캡에 있는 음극 탭, 캔 바닥에 있는 양극 탭, 개별 용접에 탭을 연결하는 탭을 포함하여 여러 용접이 필요합니다. 이 모든 것 때문에 높은 처리량과 반복 가능한 결과를 얻을 수 있는 적절한 정렬 및 그리핑 솔루션이 필요합니다.


Jelly Roll to Busbar Weld Test

각형 셀 용접 시험

각형 셀에서 대부분의 용접은 양극/음극 탭 사이와 각 집전체 버스바 또는 캔 자체 내부에 있습니다. 모든 위치에서 오류가 발생할 수 있으며 일관성과 내구성을 확인해야 합니다.


Custom Manual Clamping Stage for Busbar Tensile Testing

파우치 셀 용접 시험

파우치 셀은 양극 또는 음극 탭과 셀 단자에 용접된 탭을 함께 용접했습니다. 또한 파우치 셀에는 시험이 필요한 버스바 용접이 있습니다. 다양한 크기에 대한 다양한 솔루션과 함께 적절한 치구 및 시편 정렬이 중요합니다.







추가 시험

점점 더 많은 부품과 재료가 배터리 산업에 도입됨에 따라 각 디자인의 품질, 강도, 안전성 및 수명을 시험해야 하는 수많은 다른 기능이 있습니다.


Swell Testing / Compression Testing of Fuel Cells

팽창 시험

충전 및 방전 중 배터리의 팽창은 시험해야 할 중요한 특성입니다. 일부 셀은 사이클 중에 최소한의 팽창 및 수축을 하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 각형 및 파우치 셀은 상당한 팽창 및 수축을 하는것으로 알려져 있으며, 이는 각 셀의 적절한 사용과 안전성을 보장하기 위해 특성화되어야 합니다.


Stack Compression Testing with Temperature Chamber

스택 압축 시험

스택 압축 시험은 배터리 수명 동안 실제 상황의 힘과 기계적 남용을 가장 잘 재현하는 데 사용할 수 있습니다.







권장 시험 시스템






범용 시험 시스템

만능 시험 시스템은 강도 및 정적 특성의 기본 시험을 수행하기 위해 광범위한 액세서리를 장착할 수 있습니다. 이들은 저속(분당 1~600mm)의 단조 시험에 이상적입니다.
 

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Vertical Impact Testing System

충격 시험 시스템

드롭 타워 시스템은 보통에서 고속 (일반적으로 관통파괴 또는 점 압입)에서 충격 하중을 적용하고 측정하는 데 사용됩니다. 단일 타격 시험은 입사 속도 및 에너지 측면에서 제어됩니다(초당 1~24m 및 최대 1800J).

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Fatigue Testing Systems

피로 시험 시스템

낮거나 중간 정도의 힘 용량이 필요한 시험에 사용되는 이 기계는 최대 100Hz(초당 1m 또는 40G 가속에서 일시적인 움직임)에서 피로 및 주기적 하중이 가능하지만 정적 시험용으로 설치할 수도 있습니다.

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Servohydraulic High-Rate Testing System

서보 유압식 고율 시험 시스템

이 고도로 전문화된 시험 시스템은 높은 힘에서 최대 초당 25m의 속도로 시험할 수 있으며 일반적으로 충돌 조건에서 재료의 특성을 결정하는 데 사용됩니다. 관통파괴 및 파쇄 테스트에도 사용할 수 있습니다.

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HDT Vicat Testing System

HDT 비캇시험 시스템

이 시험기는 고온에서 플라스틱 재료의 거동을 특성화하고 열 변형 온도(heat deflection temperature, HDT)와 비캇 연화 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
 

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Automated Testing Systems

자동화시험 시스템

자동 시편 측정 장치에서 완전 로봇 시스템에 이르기까지 시험 장비가 점점 더 자동화되어 배터리 업계의 실험실이 늘어나는 시험을 보다 효율적으로 처리할 수 있도록 도와줍니다.
 

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