separator film testing

Separator Film Testing for Electric Vehicle Batteries


ev battery icon  

A separator is a membrane that separates a battery cell's anode from its cathode. Separator films are a critical part of lithium-ion batteries and other liquid electrolyte batteries. The polymers used for these films must be strong enough to withstand the winding operation during assembly as well as plating of lithium on the anode in an uneven manner due to extensive use. Issues with the selection of the cell separator materials can compromise battery integrity and increase the potential for internal short circuits, leading to thermal runaway, fire, and even explosions. Safer and stronger separator material more effectively prevents contact between the anode and cathode, while thinner material helps reduce the weight of each battery and improve energy density.

The main tests performed to evaluate the mechanical properties of separator film are tensile, puncture, and coefficient of friction tests. Tensile and coefficient of friction testing are critical for ensuring the separator film can withstand manufacturing of the battery, while puncture resistance is a crucial mechanical property used to assess and select the material with the best performance, while reducing the thickness, number of layers, and weight. UL 2591 (Component certification for lithium-ion battery cell separators) was specifically designed
to develop a comprehensive approach to cell separator testing in order to address safety
concerns associated with separators becoming progressively thinner and lighter due to industry trends.

 

Tensile testing ensures that separator film can withstand all tensile forces applied during manufacturing and throughout the service life of the battery. There are several standards suitable for tensile testing polymer separators, including ASTM D882 and ISO 527-3. Ensuring proper specimen alignment, insertion, and grip operation are necessary for best repeatability and throughput, as well as to avoid possible damage to a specimen before testing. Instron offers a variety of solutions for tensile testing battery separator films, with both affordable and premium tiers of products designed to provide superior accuracy and throughput for labs requiring them. Testing these materials in accordance to ASTM D882 can be very beneficial for quality control checks as well as during R&D when trying to determine the optimal separator film solution. Additionally, as is the case for many other thin film materials, separator film is anisotropic and so is recommended to be tested in multiple different cutting/testing directions.

 

Separator film must be strong enough to withstand punctures from dendrites that form with extensive battery use. This is critical for ensuring the safety and longevity of each cell throughout the lifespan of the battery. Ensuring proper specimen tautness and alignment of the upper probe are critical for this application. ASTM F1306 outlines the puncture testing of flexible barrier films to characterize the material response when a 3.2 mm diameter probe is driven into a clamped specimen. EN 14477 is another standard that characterizes the puncture resistance of thin film materials, however, it uses a smaller probe (0.8 mm) compared to ASTM F1306. High-speed puncture resistance testing to ASTM D3763 can be determined by use of Instron's 9450 Series drop tower.

Tight winding creates mechanical loads between the separator film and the electrode coating, and understanding the coefficient of friction can ensure that proper winding processes occur in production. It is common to use ISO 8295 and ASTM D1894-14 as guidance for this testing.

coefficient of friction battery separator film testing 

 

Automation systems from Instron introduce a new level of productivity for battery 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
EV White Paper

Mechanical Testing of Electric Vehicle Batteries White Paper

Static mechanical testing is key to assessing the safety and reliability of electric vehicles (EVs). Soaring EV sales combined with ever-changing battery technology are leading to an expanding range of components and materials that require thorough testing. This white paper examines the key static mechanical testing methods and technologies associated with EV battery applications.

EV E-Guide

How to Choose the Right Test Machine for You EV Battery Application

Mechanical testing is key to assessing the performance and safety of an electric vehicle’s (EV) battery system. Accurate, efficient, and safe testing equipment is critical for companies trying to increase productivity and decrease time-to-market in this competitive new industry. The e-guide will walk you through three key steps to selecting the most appropriate test equipment for EV battery applications.

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.

The Importance of Specimen Alignment when Tensile Testing Thin Films and Foils

Tensile testing of thin films and foils presents more challenges than that of rigid specimens, particularly in regards to specimen alignment. Good specimen alignment produces more consistent results with higher mean strain values and higher force at break values.

6800 Series Premier Testing Systems Brochure

Instron 6800 Series Universal Testing Systems provide unparalleled accuracy and reliability. Built on a patent-pending Operator Protect system architecture with an all-new Smart-Close Air Kit and Collision Mitigation features, the 6800 Series makes materials testing simpler, smarter, and safer than ever before.

3400 Series - Affordable Testing Solutions

Instron 3400 Series Universal Testing Systems for Tensile, Compression, Bend, and other material property tests.

Bluehill Universal Brochure

Bluehill Universal Software is built from the ground-up for touch interaction and an intuitive user experience. Discover simpler and smarter testing with features such as pre-loaded test methods, QuickTest in seconds, enhanced data exporting: and Instron Connect – a new feature that provides a direct communication link to Service. Users of previous versions of software such as Bluehill 2 and Bluehill 3 can easily upgrade to the newest version of Bluehill.

2712-04X Series Pneumatic Side-Action Grips

Pneumatic side-action grips offer a versatile gripping solution for a wide range of materials. Rated capacities between 1 and 10 kN.

Contact Us

กรุณากรอกแบบฟอร์มด้านล่าง เราจะติดต่อกลับไปหาคุณโดยเร็วที่สุด เวลาในการตอบกลับปกติของเราเมื่อมีการติดต่อผ่านระบบออนไลน์คือ 1-2 วันทำการ เพื่อให้มีการตอบกลับเร็วยิ่งขึ้น กรุณาติดต่อกับเราผ่านหมายเลขต่อไปนี้

ฝ่ายขาย: 02 275 4471-2
ฝ่ายบริการ: 02 275 4471-2

คำขอรับบริการ

สอบถามข้อมูลในการรับบริการโดยกรอกแบบฟอร์มติดต่อโดยการคลิกที่ปุ่มด้านล่าง

โปรดป้อนที่อยู่อีเมล์ของท่าน ที่อยู่อีเมล์จะต้องมีสัญลักษณ์ @ ที่อยู่อีเมล์ประกอบไปด้วยตัวอักษร, ตัวเลข และสัญลักษณ์พิเศษดังต่อไปนี้เท่านั้น: . ! # $ % & ' * + - / = ? ^ _ ` { | } ~ โดเมนของที่อยู่อีเมล์ประกอบไปด้วยตัวอักษร, ตัวเลข, จุดทศนิยม (.) และขีดบน (-) เท่านั้น
โปรดป้อนข้อความของท่าน ที่อยู่อีเมล์ประกอบไปด้วยตัวอักษร, ตัวเลข และสัญลักษณ์พิเศษดังต่อไปนี้เท่านั้น: . ! # $ % & ' * + - / = ? ^ _ ` { | } ~
ต่อไป กำลังตรวจสอบว่าท่านเคยเข้ามาเยี่ยมชมแล้วหรือไม่...

ยินดีต้อนรับอีกครั้ง!

ข้อมูลติดต่อของท่าน

โปรดป้อนชื่อ
โปรดป้อนนามสกุล
โปรดป้อนประเทศของท่าน
โปรดป้อนบริษัทของท่าน
โปรดป้อนที่อยู่ของท่าน
โปรดป้อนที่อยู่ของท่าน บรรทัดที่ 2
โปรดป้อนที่อยู่ของท่าน บรรทัดที่ 3
โปรดป้อนประเทศของท่าน
โปรดป้อนเมืองของท่าน
โปรดเลือกจังหวัดของท่าน
โปรดป้อนรหัสไปรษณีย์ของท่าน
โปรดป้อนหมายเลขโทรศัพท์ของท่าน

โปรดยืนยันว่าท่านยอมรับนโนบายด้านความเป็นส่วนตัวและคุ้กกี้ของเราเพื่อที่จะส่งแบบฟอร์มนี้

ข้าพเจ้าเห็นชอบกับข้อตกลงและเงื่อนไขของนโยบายด้านความเป็นส่วนตัวและคุ้กกี้ของบริษัทอินสตรอน

Subscribe to Instron News!
Check this box to receive pertinent commercial email from Instron focusing on products, upcoming events, and more!

Please choose a subscription option ฟิลด์ที่ต้องป้อนจำนวนหนึ่งฟิลด์หรือมากกว่ายังคงว่างอยู่ โปรดป้อนข้อความให้สมบูรณ์ก่อนดำเนินการต่อ ฟิลด์หนึ่งฟิลด์หรือมากกว่ามีรูปแบบที่ไม่ถูกต้อง โปรดแก้ไขข้อผิดพลาดดังกล่าวเพื่อดำเนินการต่อ You must agree to Instron's Privacy Policy in order to continue.