基于纳米压痕技术的锂离子电池电极力学性能测试评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米压痕技术的锂离子电池电极力学性能测试方法，包括以下步骤：将组装好的锂离子电池与电化学测试设备相连，设定不同的测试工况，使电池进行循环充放电实验，得到电池容量衰减曲线；将电池拆解并把电极取出；将循环后极片以及初始未循环极片表面分别刮下些许粉末平铺于不同的冷镶模具中，将冷镶溶液倒入模具；待液体完全固化冷却将样品分别从模具中取出；将样品表面抛光处理后进行力学性能检测并分析电极的力学性能衰退规律。

【技术实现步骤摘要】
基于纳米压痕技术的锂离子电池电极力学性能测试评价方法
本专利技术属于锂离子电池电极材料纳米力学性能测试领域，具体涉及基于纳米压痕技术的电池电极机械性能研究方法，用于分析锂离子电池电极的力学性能衰退规律。该方法可在锂离子电池进行电化学测试后对电极材料进行纳米压痕测试，从而获得不同工况下电极材料的机械力学性能。
技术介绍
锂离子电池因其高能量密度、低自放电率、无记忆效应、高安全性等优点，广泛应用于电子产品以及新能源汽车领域。在锂离子电池充放电过程中，随着锂离子的嵌入脱出，电极材料的活性物质结构会发生变化，进而引起体积的膨胀和收缩，从而影响电极的机械性能，这也是电池容量衰退的主要原因之一。由于电极活性物质的颗粒尺寸为微米尺度，其力学性能的微观表征不能采用常规的力学试验方法，需要借助纳米压痕技术。纳米压痕方法是在上世纪九十年代由Oliver和Pharr等人提出，该方法是一种微区域、微损伤的测试方法，能在微米尺度的样品上进行测试，测试得到的载荷位移数据经过分析计算能得到材料的微观力学性能参数值，如杨氏模量和硬度，这对于锂离子电池电极性能衰退的机理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米压痕技术锂离子电池电极力学性能测试评价方法，其特征在于，所述包括以下步骤：/n(1)锂离子电池电化学循环测试：/nS1.将组装好的锂离子电池与电化学测试设备相连，使待测试的锂电池处于预设的测试工况中，进行预设循环次数的充放电，获得电池容量衰减曲线；/n(2)电池拆解及电极取出：将步骤(1)S1中得到的电池置于充满氩气的手套箱内进行拆解，并将极片取出，用碳酸二甲酯清洗极片不少于三次，并将极片置于25℃真空干燥箱中不少于3h；/n(3)纳米压痕样品制备：/nS2.将丙烯酸树脂或环氧树脂与固化剂以1:0.8的质量比混合搅拌均匀；/nS3.将步骤(2)所得的极片以及初始未进行充放电测试...

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米压痕技术锂离子电池电极力学性能测试评价方法，其特征在于，所述包括以下步骤：
(1)锂离子电池电化学循环测试：
S1.将组装好的锂离子电池与电化学测试设备相连，使待测试的锂电池处于预设的测试工况中，进行预设循环次数的充放电，获得电池容量衰减曲线；
(2)电池拆解及电极取出：将步骤(1)S1中得到的电池置于充满氩气的手套箱内进行拆解，并将极片取出，用碳酸二甲酯清洗极片不少于三次，并将极片置于25℃真空干燥箱中不少于3h；
(3)纳米压痕样品制备：
S2.将丙烯酸树脂或环氧树脂与固化剂以1:0.8的质量比混合搅拌均匀；
S3.将步骤(2)所得的极片以及初始未进行充放电测试的极片表面分别刮下粉末平铺于不同的冷镶模具中，将S2中溶液倒入模具，待液体完全固化冷却；
S4.将S3所得样品分别从模具中取出，样品表面先后用粒度为3μm、1μm金刚石抛光剂以及0.05μm的二氧化硅抛光剂进行抛光处理使样品表面光滑，最后用异丙醇清洗样品；
(4)样品的力学性能检测：将步骤(3)S4所得样品置于纳米压痕仪中，在光镜下寻找活性物质颗粒并进行标记，使用Berkovich压头，根据Oliver-Pharr方法执行纳米压痕测试，得到样品标记微区域的杨氏模量E和硬度H；
(5)评价电极的力学性能衰退规律：从步骤(4)的力学性能测试得到，初始未循环充放电的极片杨氏模量和硬度分别为E0和H0...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾伟玲，陈莹，吴森明，陈浩峰，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31