在新能源與先進(jìn)材料領(lǐng)域，鋰離子電池極片的均勻度是影響電池性能的關(guān)鍵因素，包括活性物質(zhì)分布、粘結(jié)劑梯度、界面結(jié)合強(qiáng)度等微觀結(jié)構(gòu)特征。傳統(tǒng)測(cè)試方法如PEEL測(cè)試只能獲得宏觀剝離強(qiáng)度，無(wú)法解析極片垂直維度的力學(xué)性能分布。善思創(chuàng)興STML-FD2020薄膜力學(xué)斷層掃描測(cè)試儀通過(guò)創(chuàng)新的定深剪切分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)極片材料垂直維度力學(xué)性能的解析，為極片均勻度評(píng)估提供了全新的技術(shù)手段。

一、測(cè)試原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1測(cè)試原理

STML-FD2020薄膜力學(xué)斷層掃描測(cè)試儀采用高精度切削組件，對(duì)極片樣品實(shí)施微米級(jí)精準(zhǔn)切割，同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)切割過(guò)程中的力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)定深剪切強(qiáng)度分析技術(shù)，預(yù)設(shè)多梯度切割深度，系統(tǒng)對(duì)比不同深度區(qū)域的力學(xué)性能差異，深度解析材料力學(xué)特性沿垂直維度的變化規(guī)律。

該儀器支持三種測(cè)試模式：剪切模式用于分析極片內(nèi)部均勻性，剝離模式用于評(píng)估界面結(jié)合強(qiáng)度，測(cè)厚模式用于快速測(cè)定多層薄膜厚度。每種模式均可提供定量化的力學(xué)參數(shù)，為極片均勻度評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。

一、技術(shù)突破

與傳統(tǒng)方法相比，STML-FD2020薄膜力學(xué)斷層掃描測(cè)試儀具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

可定量測(cè)定極片不同深度的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度

能夠解析粘結(jié)劑在垂直方向的分布梯度

可快速測(cè)定多層極片的實(shí)際厚度

獨(dú)創(chuàng)定深切技術(shù)，莊閑和app測(cè)試精度高：位移分辨率0.1μm，力學(xué)分辨率0.1N

二、極片均勻度評(píng)估案例

2.1 粘結(jié)劑分布均勻性評(píng)估

通過(guò)對(duì)同一極片不同深度進(jìn)行剝離測(cè)試，對(duì)比水平力的變化趨勢(shì)。實(shí)測(cè)案例顯示，活性物質(zhì)層隨剝離深度增加，水平力從0.55N呈下降趨勢(shì)，表明粘結(jié)劑在垂直方向存在分布梯度。該方法為優(yōu)化粘結(jié)劑配方和涂布工藝提供了直接依據(jù)。

2.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)

采用剪切模式對(duì)60μm厚極片進(jìn)行全深度剪切測(cè)試，通過(guò)剪切力變化判斷成分分布均勻性。測(cè)試發(fā)現(xiàn)：0-14.46μm深度區(qū)間剪切力與深度呈線性關(guān)系，表明該區(qū)域材質(zhì)均勻；14.46-60μm深度區(qū)間剪切力逐漸減小，證實(shí)存在粘結(jié)劑上浮現(xiàn)象。這種定量分析為改善極片制備工藝提供了重要參考。

2.3多層級(jí)片厚度均勻性測(cè)定

通過(guò)對(duì)多層極片進(jìn)行全深度剪切測(cè)試，快速測(cè)定各層厚度分布。實(shí)測(cè)案例中三層薄膜厚度分別為7.57μm、66.40μm和13.88μm，驗(yàn)證了儀器在膜厚均勻性評(píng)估方面的準(zhǔn)確性。該技術(shù)還可用于表面分析前處理的斷面樣品制備。

三、技術(shù)參數(shù)與性能指標(biāo)

STML-FD2020主要技術(shù)參數(shù)確保了對(duì)極片均勻度的精準(zhǔn)評(píng)估：

四、總結(jié)

薄膜力學(xué)斷層掃描測(cè)試儀STML-FD2020通過(guò)創(chuàng)新的定深剪切分析技術(shù)，為鋰電池極片均勻度評(píng)估提供了全面解決方案。儀器不僅能夠定量測(cè)定極片不同深度的力學(xué)性能，更能解析成分分布梯度、評(píng)估界面結(jié)合強(qiáng)度，測(cè)試精度高、效率優(yōu)越。該方法為優(yōu)化電極配方和改進(jìn)制備工藝提供了科學(xué)依據(jù)，已成為提升鋰電池性能的重要表征工具。