固态电池的测试

对固态电池(如锂金属阳极)的高精度力学测试可以全面表征材料复合材料和结构。

测试需求

具有固态电解质的锂离子电池被认为是未来的电池技术，在安全性、能量密度和快速充电能力方面具有优势，明显优于当前的电池。所使用的组件由复杂的材料复合材料组成，必须在电化学和机械上相互优化匹配。由于液态电解质不再作为连接环节，固态电池必须解决边界层接触、热膨胀、耐老化等挑战。高精度的力学测试可以全面表征材料的复合材料和结构。
如果使用由锂金属制成的阳极，那么其力学表征尤其具有挑战性。由于锂金属的严重降解，样品的制备和抗拉强度的测定必须在惰性气体环境中进行。此外，敏感的延性材料必须非常小心地放入特殊的标本夹中并对准。只有在不接触试样的情况下，使用光学激光引伸计才能可靠地测定纵向应变。
另一个挑战是确定其他组件的机械性能，如复合阴极或固态电解质分离器。这些组件的优势对于生产流程的设计和电池运行中的安全可靠功能至关重要。固态电解质通常由聚合物、氧化物或硫化物组成，并根据它们的归属表现出广泛的机械性能，从脆性到延展性不等。在表征过程中，弹性模量、硬度、弯曲强度和断裂韧性被检查，为此使用了纳米压头硬度计。