四種鋰電池隔膜的變形和失效表征

人們目前對電動車用鋰電池在碰撞工況下的力熱應和尚未十分清楚，對電池及其組分材料的建模表征等研究也正在繼續進行。隔膜作為鋰電池中緊要的組分材料，其失效會筆直導致電池的正負極接觸而引發內短路。所以深入研究電池隔膜的機械屬性，有助于從碰撞安全性的角度來選擇電池所用的隔膜。本文對四種電池隔膜進行了實驗，并以聚乙烯隔膜為例，建立了有限元模型。

前段日子，三星GalaxyNote7手機因電池起火事故成為人們關注的焦點，據MIT教授DonSadoway分解，這些電池起火很可能緣自壓制過緊的卷芯：一方面這種情況下隔膜更容易被正負極（如充電過程中負極表面析出的晶體等）刺破；另一方面隔膜上的孔隙被壓實導致電池內阻增大溫升加劇[1]。由此可見電池隔膜對鋰電池的安全性起著緊要的作用。除了手機等電子設備的使用，鋰電池目前也廣泛用作電動車輛的儲能設備。

然而，人們目前對電動車用鋰電池在碰撞工況下的力熱應和尚未十分清楚，對電池及其組分材料的建模表征等研究也正在繼續進行。隔膜作為鋰電池中緊要的組分材料，其失效會筆直導致電池的正負極接觸而引發內短路。所以深入研究電池隔膜的機械屬性，有助于從碰撞安全性的角度來選擇電池所用的隔膜。本文對四種電池隔膜進行了實驗，并以聚乙烯隔膜為例，建立了有限元模型。

拉伸實驗

參考標準ASTMD882設計條狀拉伸試件，總長60mm，標距段長35mm，按寬度分為5mm、10mm、15mm、20mm和25mm五組。隔膜被夾在笛卡爾坐標紙間，用剃刀沿機器方向（MD）、橫斷方向（TD）和兩個對角方向（+DD和-DD）共四個方向切成試件。實驗在Instron5944單向拉伸實驗機上完成，拉伸速度為25mm/min，用于測力的載荷傳感器量程100N，而應變由數字圖像相關法（DIC）得到。

卷裝隔膜的四個制件方向（MD、TD、+DD和-DD）

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