观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，电极材料为锂离子电池电极材料，实验平台包括加载台、上压盘、下压盘和观测系统，加载台用于施加压缩载荷与计算压缩位移；上压盘由有机玻璃制成，上压盘与加载台连接；下压盘由有机玻璃制成，下压盘上设有用于放置待测电极样品的上凹槽，下压盘设置在加载台上，上压盘位于下压盘的上凹槽的正上方；观测系统用于实现实时观测电极样品的顶层上表面的变形、底层下表面的变形、沿厚度方向的变形与截面形貌以及待测电极样品的失效过程。该平台可实时观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的过程，实验成本较低，可操作性强。作性强。作性强。

【技术实现步骤摘要】
观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台


[0001]本专利技术涉及电极材料观测
，尤其是涉及一种观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台。

技术介绍

[0002]电动汽车在使用过程中不可避免会发生一些碰撞事件，车用动力电池受到机械过载时会发生变形，导致内部材料失效，从而引发正负极接触发生内部短路乃至热失控。研究电池电极材料的力学特性以及失效机理为建立电池有限元模型提供依据，为探究电池内短路机理奠定重要的基础。由于电极材料面内与面外力学特性差异大，常需要开展压缩、压痕等力学实验探究其面外方向力学性能，由于电池极片薄，制备实验样品时需要堆叠多层。对电极叠片的挤压试验可视化细观研究方面，现有技术中有通过X射线扫描技术观察内部变形与损伤，但检测成本高且操作复杂；还有采用异位研究手段，即将叠片加载到指定载荷/压缩位移、卸载，再进行观察，此过程实现不了实时观察，还会在卸载以及拆解观察过程中引入额外的破坏因素。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，可实时观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的过程，实验成本较低，可操作性强。
[0004]根据本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，其中，所述电极材料为锂离子电池电极材料，所述实验平台包括：
[0005]加载台，所述加载台用于施加压缩载荷与计算压缩位移；
[0006]上压盘，所述上压盘由有机玻璃制成，所述上压盘与所述加载台连接；
[0007]下压盘，所述下压盘由有机玻璃制成，所述下压盘上设有用于放置待测电极样品的上凹槽，所述下压盘设置在所述加载台上，所述上压盘位于所述下压盘的所述上凹槽的正上方；
[0008]观测系统，所述观测系统用于当所述加载台施加压缩载荷并通过所述上压盘挤压所述上凹槽中的待测电极样品时，实现实时观测电极样品的顶层上表面的变形、底层下表面的变形、沿厚度方向的变形与截面形貌以及所述待测电极样品的失效过程。
[0009]根据本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，通过采用有机玻璃制成的上压盘和下压盘，在加载台施加压缩载荷并通过上压盘挤压位于下压盘的上凹槽中的待测电极样品时，观测系统可以直接实时观察与记录待测电极样品的顶层上表面的变形、底层下表面的变形、沿厚度方向的变形与截面形貌以及待测电极样品的失效过程，为锂离子电池电极材料的细观力学行为、内部变形损伤机制的深入研究提供可靠的依据。此外，本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，提供的实验成本较低，可操作性强。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述上压盘在所述加载台的最大加载量程范围内不会发生破损。
[0011]根据本专利技术进一步的实施例，所述加载台的所述最大加载量程为5kN，加载精度为0.025N。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述观测系统包括：
[0013]CCD相机，所述CCD相机用于观测待测样品的顶层上表面的变形；
[0014]显微镜，所述显微镜用于观测待测样品的沿厚度方向的变形与截面形貌；
[0015]摄像机，所述摄像机用于观测待测样品的底层下表面的变形。
[0016]根据本专利技术进一步的实施例，所述CCD相机固定在所述加载台上。
[0017]根据本专利技术进一步的实施例，所述观测系统还包括显微镜支架，所述显微镜支架设置在所述加载台上，所述显微镜安装在所述显微镜支架上。
[0018]根据本专利技术再进一步的实施例，所述显微镜的位置在上下方向、前后方向和左右方向上可调。
[0019]根据本专利技术进一步的实施例，所述观测系统还包括平面镜，所述平面镜用于对所述待测电极样品的下表面进行成像，所述摄像机用于拍摄所述平面镜中所述待测电极样品的下表面的成像。
[0020]根据本专利技术再进一步的实施例，所述下压盘的底部设有下凹槽，所述平面镜设置在所述下凹槽中，所述摄像机位于所述下压盘的一侧。
[0021]根据本专利技术更进一步的实施例，所述平面镜与所述加载台的底部成45
°
角度设置。
[0022]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台中上压盘受到5kN的荷载时的应力分布云图。
[0026]图3为本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台中下压盘受到5kN的荷载时的应力分布云图。
[0027]附图标记：
[0028]观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台1000
[0029]加载台1连接件101上压盘2下压盘3
[0030]上凹槽301下凹槽302
[0031]观测系统4
[0032]CCD相机401显微镜402摄像机403显微镜支架404平面镜405
具体实施方式
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]下面结合图1至图3来描述根据本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台1000。
[0035]如图1所示，本专利技术实施例的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台1000，其中，这里的电极材料为锂离子电池电极材料。实验平台1000包括加载台1、上压盘2、下压盘3和观测系统4。加载台1用于施加压缩载荷与计算压缩位移；上压盘2由有机玻璃制成，上压盘2与加载台1连接；下压盘3由有机玻璃制成，下压盘3上设有用于放置待测电极样品的上凹槽301，下压盘3设置在加载台1上，上压盘2位于下压盘3的上凹槽301的正上方；观测系统4用于当加载台1施加压缩载荷并通过上压盘2挤压上凹槽301中的电极样品时，实现实时观测电极样品的顶层上表面的变形、底层下表面的变形、沿厚度方向的变形与截面形貌、以及待测电极样品的失效过程。具体地，加载台1用于施加压缩载荷与计算压缩位移；也就是说，加载台1可以向待测电极样品施加固定的压缩载荷或者变化的压缩载荷，或者压缩待测电极样品使产生固定的位移。
[0036]上压盘2由有机玻璃制成，有机玻璃是透明的，可以便于观测系统4透过上压盘2实时对待测电极样品进行观测；上压盘2与加载台1连接，也就是说，加载台1还用于支撑固定上压盘2。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，其特征在于，所述电极材料为锂离子电池电极材料，所述实验平台包括：加载台，所述加载台用于施加压缩载荷与计算压缩位移；上压盘，所述上压盘由有机玻璃制成，所述上压盘与所述加载台连接；下压盘，所述下压盘由有机玻璃制成，所述下压盘上设有用于放置待测电极样品的上凹槽，所述下压盘设置在所述加载台上，所述上压盘位于所述下压盘的所述上凹槽的正上方；观测系统，所述观测系统用于当所述加载台施加压缩载荷并通过所述上压盘挤压所述上凹槽中的待测电极样品时，实现实时观测电极样品的顶层上表面的变形、底层下表面的变形、沿厚度方向的变形与截面形貌、以及所述待测电极样品的失效过程。2.根据权利要求1所述的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，其特征在于，所述上压盘在所述加载台的最大加载量程范围内不会发生破损。3.根据权利要求2所述的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，其特征在于，所述加载台的所述最大加载量程为5kN，加载精度为0.025N。4.根据权利要求1所述的观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台，其特征在于，所述观测系统包括：CCD相机，所述CCD相机用于观测待测样品的顶层上表面的变形；显微镜，所述显微镜用于观测待测样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：段旭冬，王华萃，殷莎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：