Prüfung der Haftfestigkeit von Elektrodenbeschichtungen bei Lithium-Ionen Batterien

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien für die Elektromobilität ist eng mit der Haftfestigkeit der Elektrodenbeschichtung auf dem Substrat verknüpft. Um die mechanische Anbindung bereits vor deren eigentlichen Nutzung prognostizieren zu können, wird ihre Haftfestigkeit geprüft. Zwick Roell bietet hier mit der AllroundLine Material-Prüfmaschine und einer speziellen Prüfvorrichtung eine ideale Prüflösung an.
Z-Zugversuch1
Z-Zugversuch2

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien für die Elektromobilität ist eng mit der Haftfestigkeit der Elektrodenbeschichtung auf dem Substrat verknüpft. Um die mechanische Anbindung bereits vor deren eigentlichen Nutzung prognostizieren zu können, wird ihre Haftfestigkeit geprüft. Zwick Roell bietet hier mit der AllroundLine Material-Prüfmaschine und einer speziellen Prüfvorrichtung eine ideale Prüflösung an.

Um eine präzise Aussage über die mechanische Stabilität der Elektrodenbeschichtung, insbesondere der Adhäsion zum Stromsammler und damit die Qualität der mechanischen Anbindung machen zu können, kann die Haftfestigkeit zwischen Stromsammler und Beschichtung über eine Zugprüfung bestimmt werden. Ziel ist es, einen schlüssigen Zusammenhang zwischen den Materialien, den Prozessparametern und den elektrochemischen Vorgängen in der Batterie herzustellen. Zur Vorbereitung des so genannten Z-Zugversuchs werden parallel geführte Prüfplatten mit einem speziellen doppelseitigen Klebeband versehen. Dann wird die zugeschnittene Elektrode zwischen den Platten eingelegt und anschließend durch eine definierte Vorkraft mit Haftbändern fest verklebt. Anschließend erfolgt der Abzugversuch bis zum Abriss der Beschichtung vom Stromsammler, um die Haftfestigkeit zu ermitteln.

Höchsten Prüfanforderungen gerecht werden
Bei der Messung des Ablöseverhaltens löst sich die Elektrode impulsartig von dem Substrat. Mit der hohen Messwerterfassungsrate (2.000 Hz) der testControl II Mess-, Steuer- und Regelelektronik können diese Kraftpeaks sauber erfasst und dargestellt werden. Die Präzise Traversenführung und hohe Steifigkeit der AllroundLine minimieren unerwünschte mechanische Einflüsse auf die Probe. Die Auflösung der Traverse ist durch den Einsatz eines Hiperface Motorfeedbacksystems um Faktor 2 besser als die im Markt üblichen Werte. Messungen bei höchster Reproduzierbarkeit, Rücklaufgeschwindigkeiten weit über der Nenn-Geschwindigkeit und beste Gleichlauf-Eigenschaften auch bei kleinsten Geschwindigkeiten sind weitere Merkmale der Prüflösung, die AllroundLine mit der testControl II mitbringt.

Ideal für wechselnde Prüfanforderungen
Die AllroundLine eignet sich ideal für den Einsatz in Laboren, mit anspruchsvollen und häufig wechselnden Prüfanwendungen. Dank der beiden Prüfräume, sind alternativ zwei Prüfanwendungen sofort einsetzbar. Umbauzeiten werden vermieden und die Prüfergebnisse bleiben reproduzierbar. Das flexible Adaptersystem, der große Arbeitsraum und die integrierte T-Nuten-Platten erlauben auch die Realisierung von komplexen und großen Prüfaufbauten. Dank eines umfassenden Ablagesystems, sind alle Prüfwerkzeuge immer schnell und ergonomisch zur Hand. Die AllroundLine bietet dem Anwender alle gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsanforderungen der EG Maschinenrichtlinie.


AllroundLine
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