电芯原位膨胀测试——测试电芯膨胀力或膨胀厚度变化
原位膨胀测试概述
电芯是电动汽车等现代化设备中不可或缺的重要组件，其性能、安全性和可靠性对整个设备的运行都有着至关重要的影响。电芯的充放电过程中，其厚度的变化会引起膨胀力，这会直接影响到电芯、模组以及整个电池包的性能和安全性。因此，为了更加高效地研究电芯膨胀和其相关表现的关系，对电芯在实际工作时的结构和状态进行模拟和仿真是非常必要的。
在电芯的研究中，还需要考虑材料不可逆损耗和劣化引起的电芯析锂现象，这会导致电芯不可逆的变厚。这种情况下，传统的研究方法已经无法满足当前的研究和开发需求。传统的研究方法主要包括非原位的方法、破坏性的方法、成本较高的方法，而且效率低且偏差大。
因此，对于膨胀和析锂现象的研究，需要采用更加高效、准确和经济的方法。目前，一些新的研究方法已经得到广泛应用，例如：原位研究方法、无损检测方法、微型力传感器技术等。这些方法不仅能够提高研究效率，而且还能够减小偏差，并且不会对电芯和模组造成破坏。通过原位膨胀测试系统，可以更加深入地了解电芯的膨胀和析锂现象，从而为电芯的研究和开发提供更为准确和可靠的数据和结果。
结构
本设备包括伺服电机施压机构、高精度测厚机构、压力测试机构、数据采集系统和数据处理软件等组成部分。
工作原理
本设备的工作原理是，通过伺服电机对电芯进行施压，并同时控制恒定的压力或间隙，通过控制恒定压力来测试位移，或者通过控制恒定间隙来测试压力变化。数据采集系统将采集到的数据传输至软件端，经数据处理软件初步处理后生成图表和表格，并最终形成一份测试数据报告。
应用方向
1、不同binder材料
使用不同的Binder材料，其对电芯的膨胀抑制效果是有差异的。针对三种不同的Binder材料进行了比较，发现在单循环满充膨胀厚度方面，Binder1的膨胀抑制效果最好。这表明，Binder1材料可以作为一种优秀的材料，用于电芯膨胀的抑制。这些实验结果对于电芯膨胀的研究和开发具有重要的参考价值，有助于深入了解不同Binder材料对电芯性能的影响，并且可以指导我们更好地设计和制造高性能的电芯产品。
2、电芯不可逆膨胀评估
锂离子软包电池是目前应用最为广泛的电池类型之一，其在充放电过程中会出现一定程度的膨胀或收缩现象。这是由于锂离子在电池正负极材料中脱嵌反应引起的正负极厚度变化所导致的。在软包LFP/Graphite电芯的充放电过程中，其膨胀厚度变化情况进行了测试。实验结果显示，在电芯进行一圈的充放电后，电芯在满充状态下的最大厚度膨胀百分比约为1.7%。此外，在电芯满放后，还会有约0.02%的不可逆厚度膨胀。这些实验数据表明，电芯的充放电过程中存在一定的膨胀和收缩现象，这对电芯的性能和安全具有一定的影响。因此，在电芯的设计和制造过程中，需要考虑这些因素，以确保电芯的性能和可靠性。
3、不同充放电倍率情况下电芯膨胀情况
锂离子电池是一种高性能的电池类型，其在充放电过程中会出现一定程度的膨胀或收缩现象。这是由于锂离子在电池正负极材料中脱嵌反应引起的正负极厚度变化所导致的。同时，不同的充放电倍率情况也会对电芯的膨胀情况产生影响。
对硬壳电芯LFP/Graphite进行了充放电一圈的膨胀力测试，实验结果表明，不同充放电倍率情况下，电芯的膨胀情况也会有所不同。具体来说，随着倍率越大，电芯的膨胀力变化量越大。这是因为在高倍率的充放电情况下，电芯内部的化学反应速度会加快，同时也会产生更多的热量，从而引起电芯内部的膨胀或收缩现象。这些现象对电芯的性能和安全都具有一定的影响，因此，在电池的设计和制造中需要考虑到倍率对电芯膨胀情况的影响，并采取相应的措施来保证电池的性能和可靠性。
