失效锂离子电池材料及力学特性研究
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
失效锂离子电池材料及力学特性研究
作者：张大治 邢广娜
来源：《科技创新与应用》2013年第24期
摘 要：基于工程力学的视角，失效锂离子电池作为复合性的材料，其破碎特性对于电池的抗压、抗拉、抗弯、抗剪等力学测试，具有一定的研究意义。为了研究失效锂离子电池在外力作用下的破碎特点，本文将对失效锂离子电池材料的性能进行分析，并进一步了解其力学特性，以通过掌握电池的力学特性，为失效锂离子的有效破碎，奠定理论基础。
关键词：失效锂离子；电池材料；力学特性
1 失效锂离子电池材料性能分析
锂离子电池的用途不同，其形状也会不同，但所采用的材料，以及结构没有太大的区别，某些体积小而数量多的锂离子电池，譬如手机锂离子电池，出于成本因素的考虑，没有办法进行大规模的人工拆卸处理，使得失效电池的资源化处理目标很难实现。关于失效锂离子电池材料性能的分析，需要分为两个部分：
1.1 电池组成
以某品牌手机的失效锂离子电池为例，该电池形状方形，由塑料壳、金属壳、正极、负极、隔膜和其他组合物组成，其中外层为塑料外壳、内芯为铝制金属、内部为卷式结构。该电池的塑料外壳从两侧嵌入，包裹电池的内芯，而内芯保护层由铝制金属外壳包裹，厚度大约为0.1mm ，正极和负极则为活性材料，均为折叠20层，隔膜将正极和负极的材料分隔开，厚度大约为4.5mm ，最后是连接电极的电路板，与内芯的长度和宽度一致，也被包裹在塑料外壳的内部。
1.2 材料结合方式
失效锂离子电池材料的结合分为压合和粘合力两种结合方式，前者是外壳、正极、负极、隔膜材料之间的结合，这些材料需要依靠压力才能结合在一起，但物质分子之间的性质是彼此分开的；后者则是电极活性材料和铜/铝箔之间的粘合，不是简单的压力结合，而是需要物质之间的互相渗透，分子与分子之间完全牢固结合在一起。以上的结合材料，对材料的破碎解离有很明显的影响，前者在破坏压合作用力之后，就能够破碎解离，后者要求解除粘合剂的作用，才能够完成解离。
2 失效锂离子电池力学特性研究
鉴于失效锂离子电池材料的性能，失效锂离子电池力学特性的研究，需要对材料的压缩、拉伸、剪切、冲击等进行实验测定，以确定应力和应变之间的关系，具体的研究方法如下。