确定失效分析用电池材料的纳米力学性能欧洲杯足球竞彩

充电电池有着广泛的应用，影响着人们的生活质量;例如，这些电池被用于医疗设备、智能手机、电动汽车、手持工具、玩具等。2020欧洲杯下注官网

增加充放电循环次数，提高能量密度，在降低重量和成本的同时提高安全性，是可充电电池的可持续发展。为了实现这些措施，需要新的材料和创新，比如固态电池，在进入生产周期欧洲杯足球竞彩之前必须经过严格的测试。

这种高能量密度可能非常危险，这也是大多数设备被禁止在商用飞机上使用的原因之一。此外，机械损伤，如隔膜穿透和电极脆性失效，可能导致储存能量的大量释放，如电池起火(见图1)。

图1所示。电池故障导致能量快速释放的例子。

此外，制造过程中产生的应力、机械(或离子)引起的硬化和膨胀、涂层失效、大量充放电循环产生的机械损伤和应力，都是新设备开发和集成的重大挑战。因此，为了性能和安全的原因，了解这些设备的机械性能是至关重要的，包括在合适的尺寸尺度下的每个组件。

实验

由于锂具有较高的电极电势，因此它是电池电极的核心成分。相反，这种元素与氮、氧和水反应强烈，暴露在湿气或水中会在氧中点燃。因此，测试必须在规范的环境中进行。力量的Hysitron^®TI 980 IO摩擦压头^®，提供了一个湿度和氧含量低于1ppm的受控气氛，用于这些实验(见图2)。

图2。的Hysitron^®TI 980 IO提供了大多数选项的兼容性，包括温度从−80°C到+800°C，压痕在低(sub 10 μN)和高(高达10 N)负载，在受控的气体环境。

案例A: 4N锂的时效变形蠕变和应变速率效应

在电池方面，金属锂被认为是一种合适的材料，因为它具有最低的负机电电位和超高的理论比容量。尽管如此，锂是一种异常柔软的金属，表现出随时间而变化的塑性变形。在这方面，建立电池材料的纳米力学特性，如硬度和弹性模量，并推断纳米力学行为，如新兴电池材料的塑性流动，对失效分析和假设预测至关重要。欧洲杯足球竞彩

使用金刚石Berkovich压头计算纯锂箔在连续加载应变率条件下的载荷-位移曲线(见图3a)。

图3。研究了应变速率对4N锂的影响。计算应变率指数为0.06:(A)应变率对加载曲线的影响;(b)粘塑性，卸载时产生蠕变。即使从5 mN卸载1秒也会产生这种持续的粘塑性。即使是更快的卸载速率，例如−50 mN/second，也必须使用传统的卸载刚度来计算降低的模量。

这个恒定应变速率可以定义为在哪里δ是深度和ɛ是压力。相反地，这可以简化为在哪里P为载荷，条件是材料的硬度随深度不变。应变率敏感性指数是粗晶铜的0.06 ~ 10倍，是纳米晶铜的2倍。

在99.99%锂箔上进行的压痕测量也显示出卸载效果时的粘塑性特性，如图3b所示。这种持续的塑性变形，尽管降低了施加的载荷，提供了对这些材料的变形模式的更深入的理解。欧洲杯足球竞彩

案例B:高速力学性能映射

通常，用于固体电解质、阳极和阴极欧洲杯足球竞彩的材料是具有微观结构不均一性的复合材料。在这里，机械稳定性在防止固体电解质和电极降解从而导致电池严重失效方面起着重要的作用[1,2]。例如，硅电极在循环[3]时可以经历300%以上的体积膨胀。因此，研究电池材料的硬度(强度)、弹性模量等力学性能，对于了解电池材料在充放电过程中发生力学降解过程具有重要意义。欧洲杯足球竞彩

图4显示了沉积在铜工作电极上的锂的硬度和模量。

图4。(a)铜工作电极上电沉积锂膜变化的模量和(b)硬度图。

在25 x 25 μm上完成625个凹痕，耗时30分钟²区域使用力量的加速属性映射(XPM™)技术．在本例中，以100 ms的卸载次数来解决卸荷边坡的粘塑性效应。模量和硬度在样品中的分布如图4中的压痕图所示。这种空间精度部分是由于与薄膜的厚度和不均一性的大小相比，压痕深度减少了。模量和硬度的统计分布如图5所示。

图5。625次测量结果测定了铜电极上锂沉积的(a)还原模量和(b)硬度分布．

假设有许多分布，这个数据可以进一步检查，以找出平均和最大和最小的电沉积膜的性质。

结论

使用力量的Hysitron TI 980 IO测试套件在规范的充氩环境下，成功地进行了电池材料的纳米力学测试。欧洲杯足球竞彩这个初步的研究代表了仪器的基本能力，使机械表征新兴材料的定量方式，也提供了一个更好的理解，以提高机械性能。欧洲杯足球竞彩

参考文献

1. Müller, S.， Pietsch, P.， Brandt B.， Baade P.， Andrade, V.， Carlo F.， and Wood V.，自然通讯。， 9(2018)， 2340页。
2. 徐锐，孙慧，赵凯。j . Elecrochem。Soc。， 164 (2017)， a3333。
3. 肖旭东，吕平，黄志强，肖志强。ACS达成。板牙。接口， 9(2017)， 28406页。

这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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