实验室液压机是评估锂离子电池安全性和机械稳健性的重要仪器。在挤压测试中，其特定功能是在两个刚性平板之间施加预设的准静态压缩载荷，以确定电池单体、模组或电池组如何承受物理变形。
核心要点 液压机不仅仅是挤压电池；它提供了一个受控的环境，用于记录最大力阈值和加载速率。这种精度使研究人员能够在产品上市前分析结构完整性并识别特定的失效模式——例如外壳破裂或内部分层。
挤压测试的力学原理
准静态载荷的应用
在此背景下，压机的首要功能是施加准静态压缩载荷。
与高速冲击测试不同，这涉及缓慢、稳定的“挤压”。这种受控的方法使研究人员能够观察到相对于施加的压力，机械失效发生的精确时刻。
刚性平板的使用
测试使用两个刚性平板夹住电池组件。
这些平板确保压缩力均匀地施加在接触表面上。这消除了由不均匀表面引起的可变因素，将电池的结构极限作为唯一被测试的变量。
精确控制加载速率
实验室液压机的特点是能够调节加载速率。
研究人员可以精确控制压力的增加速度。这种一致性对于可重复性至关重要，确保从一项测试中收集的数据可以与其他测试进行准确比较。
分析结果
记录最大力
该设备充当数据记录器，捕获电池在失效前承受的最大力。
这个数据点是电池机械稳健性的基准。它精确量化了设备能够承受的物理应力，这对于安全等级至关重要。
识别失效模式
压机能够详细分析特定的失效模式。
通过将施加的力与物理结果相关联，研究人员可以区分不同类型的失效。
- 外壳破裂：当外部外壳破裂时。
- 内部分层：当内部层分离而外壳不一定破裂时。
分析变形特性
除了完全失效外，压机还有助于分析电池在应力下的变形情况。
了解电池在破裂前形状如何变化，有助于工程师设计更好的保护外壳和内部支撑，以减轻现实世界事故中的损坏。
了解局限性
准静态与动态冲击
需要注意的是，液压机执行的是准静态测试（缓慢压缩）。
虽然这提供了高精度的结构强度数据，但它不能完美模拟突然车祸的动态、高速冲击。它测量的是抗挤压压力，而不是冲击。
破坏性测试
这本质上是破坏性测试。
一旦电池在压机中进行挤压测试，它就会受到损坏。这需要仔细的样品规划，因为经过测试的特定单元不能重复用于电化学性能测试。
为您的目标做出正确选择
在将液压机纳入您的电池测试方案时，请根据您的具体数据要求调整方法：
- 如果您的主要重点是安全认证：优先记录最大力阈值，以证明外壳在标准载荷要求下可防止破裂。
- 如果您的主要重点是内部结构设计：侧重于变形特性，以了解内部组件在完全失效前如何移动或分层。
实验室液压机将“挤压”从一种破坏性行为转变为一种精确、可量化的科学，提供了构建更安全的储能系统所必需的基线数据。
总结表：
| 特性 | 挤压测试中的功能 | 对电池研究的好处 |
|---|---|---|
| 准静态载荷 | 施加缓慢、稳定的压缩 | 允许精确观察失效点 |
| 刚性平板 | 均匀夹住电池 | 确保力分布一致，无变量 |
| 受控加载速率 | 决定压力增加的速度 | 保证测试可重复性和数据准确性 |
| 力数据记录 | 记录最大可持续压力 | 量化机械稳健性，用于安全等级评估 |
| 变形分析 | 监测物理形状变化 | 为更好的内部和外部结构设计提供依据 |
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参考文献
- Sonali Kaluram Sabale. Investigations of Mechanical Properties and Maximum Load Capacities under Abuse Testing of Lithium Ion Battery. DOI: 10.52783/jes.2020
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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