四种锂电池隔膜的变形和失效表征

人们目前对电动车用锂电池在碰撞工况下的力热应和尚未十分清楚，对电池及其组分材料的建模表征等研究也正在继续进行。隔膜作为锂电池中紧要的组分材料，其失效会笔直导致电池的正负极接触而引发内短路。所以深入研究电池隔膜的机械属性，有助于从碰撞安全性的角度来选择电池所用的隔膜。本文对四种电池隔膜进行了实验，并以聚乙烯隔膜为例，建立了有限元模型。

前段日子，三星GalaxyNote7手机因电池起火事故成为人们关注的焦点，据MIT教授DonSadoway分解，这些电池起火很可能缘自压制过紧的卷芯：一方面这种情况下隔膜更容易被正负极（如充电过程中负极表面析出的晶体等）刺破；另一方面隔膜上的孔隙被压实导致电池内阻增大温升加剧[1]。由此可见电池隔膜对锂电池的安全性起着紧要的作用。除了手机等电子设备的使用，锂电池目前也广泛用作电动车辆的储能设备。

然而，人们目前对电动车用锂电池在碰撞工况下的力热应和尚未十分清楚，对电池及其组分材料的建模表征等研究也正在继续进行。隔膜作为锂电池中紧要的组分材料，其失效会笔直导致电池的正负极接触而引发内短路。所以深入研究电池隔膜的机械属性，有助于从碰撞安全性的角度来选择电池所用的隔膜。本文对四种电池隔膜进行了实验，并以聚乙烯隔膜为例，建立了有限元模型。

拉伸实验

参考标准ASTMD882设计条状拉伸试件，总长60mm，标距段长35mm，按宽度分为5mm、10mm、15mm、20mm和25mm五组。隔膜被夹在笛卡尔坐标纸间，用剃刀沿机器方向（MD）、横断方向（TD）和两个对角方向（+DD和-DD）共四个方向切成试件。实验在Instron5944单向拉伸实验机上完成，拉伸速度为25mm/min，用于测力的载荷传感器量程100N，而应变由数字图像相关法（DIC）得到。

卷装隔膜的四个制件方向（MD、TD、+DD和-DD）

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