CN217931087U - 高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，包括固定杆、支撑立杆、L型连接板、测试样条夹头、直线滑套、电机、偏心连杆、往复拉杆、偏心轮和电机盒体，支撑立杆通过L型连接板与固定杆垂直连接构成底座，支撑立杆上固接有测试样条夹头，电机的输出轴键接有偏心轮，偏心轮与偏心连杆一端通过连接螺栓销接，偏心连杆另一端与往复拉杆一端通过销轴连接，往复拉杆与固定在电机盒体上的直线滑套滑动连接构成偏心式直线往复拉伸机构，往复拉杆另一端固接有测试样条夹头。有益效果：本实用新型协助锂电池粘结剂样条进行周期性机械拉伸检测，适用于模拟粘结剂在电池中的周期性变化规律，完成对粘结剂材料的稳定性做出评价和预测。

Description

高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置

技术领域

本实用新型属于力学性能测试技术领域，尤其涉及一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置。

背景技术

材料的抗疲劳性能是衡量其性能优劣的一项重要指标，尤其对于在交变载荷应用场景的高分子材料，疲劳测试可通过对材料施加作用力往复拉伸，评估其力学性能的变化，从而提前预测材料在实际应用中的性能表现。授权公告号CN 215179325U的专利文献公开了一种往复拉伸抗疲劳测试设备，包括机体，所述机体上设有两个固定夹具，其中一个所述固定夹具与机体滑动连接，所述固定夹具用于固定测试纤维两端，所述固定夹具包括固定板，所述固定板上固定连接有固定块，所述固定板上活动连接有夹板，当对纤维进行夹持时，所述夹板与所述固定块抵接。授权公告号CN209624033U的专利文献公开了一种抗疲劳测试治具，包括驱动器、伸缩件、固定压合件及活动压合件，驱动器与所述伸缩件连接，伸缩件与所述活动压合件连接，固定压合件与所述活动压合件相对间隔设置；固定压合件用于固定测试样品的一端，活动压合件用于固定所述测试样品的另一端；活动压合件能在所述伸缩件的带动下靠近或远离所述固定压合件运动，以推拉所述测试样品。公知的测试设备有诸多不足，一方面如万能拉力机相关设备，体积较大，且因实验周期造成设备占用率高，使用成本较高，因此实用性不强；另一方面不满足自动周期性的需求。

粘结剂是锂离子电池材料体系中重要的组成部分，可以将活性物质和导电剂等粘附到集流体表面，赋予电极材料颗粒之间的内聚力以及与箔材间的粘结力。粘结剂在所述连接结构的机械强度和稳定性，对于电池的性能至关重要，尤其是直接影响循环寿命的优劣。在充放电过程中，正负极活性材料发生膨胀收缩的体积变化，粘结剂伴随进行周期性的拉伸/收缩，连接结构稳固的机械强度可以帮助维持活性颗粒的形貌，减少体积效应带来的粉化以及电极材料的剥离脱落，避免造成内阻上升、寿命恶化等性能下降的问题。常规对于粘结剂循环稳定性的检验，是通过电池进行实体测试。该方法存在周期长、资源浪费以及存在其他干扰因素等诸多问题。将制作的粘结剂样条进行周期性机械拉伸及对其拉伸后做定量检测，通过检测对粘结剂材料的稳定性做出评价和预测,从而能够快速评价其对电池稳定性的影响。

锂电池制造行业亟待开发一种适用于模拟粘结剂在电池中的周期性变化规律、体积小、可调节拉伸速度和长度，实现自动周期性往复拉伸的便携抗疲劳测试装置。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，配合模拟粘结剂在电池中的周期性变化规律,可以适应不同长度样条的测试，调节拉伸速度和长度，实现周期性自动往复拉伸测试。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：包括固定杆、支撑立杆、L型连接板、右侧、左侧测试样条夹头、直线滑套、电机、偏心连杆、往复拉杆、偏心轮和电机盒体，所述支撑立杆通过L型连接板与固定杆垂直连接构成底座，所述支撑立杆上固接有左侧测试样条夹头，所述电机的输出轴键接有偏心轮，所述偏心轮与偏心连杆一端通过连接螺栓销接，所述偏心连杆另一端与往复拉杆一端通过销轴连接，所述往复拉杆与固定在电机盒体上的直线滑套滑动连接构成偏心式直线往复拉伸机构，所述往复拉杆另一端固接有右侧测试样条夹头。

所述固定杆四面沿其纵向设有调节凹槽，调节凹槽内设有固定块，固定块上上设有螺纹孔，支撑立杆和L型连接板分别通过螺栓与固定块螺接后与固定杆固接。

所述测试样条夹头包括支架和夹紧头，所述夹紧头设有螺纹并通过支架螺纹孔螺接调节夹紧力，夹紧头前端销接有夹紧圆盘，其另一端销接有蝶形旋钮，左侧测试样条夹头的支架通过螺栓与支撑立杆固接，右侧测试样条夹头的支架与往复拉杆前端螺纹螺接。

所述左侧测试样条夹头与右侧测试样条夹头处于同一水平线上。

所述盒体上设有与电机连接的调节旋钮，可以调节往复拉杆的移动速度。

有益效果：本实用新型配合锂电池粘结剂样条进行周期性机械拉伸检测，适用于模拟粘结剂在电池中的周期性变化规律，完成对粘结剂材料的稳定性做出评价和预测。可调节的支撑立杆可以适应不同长度的样条的测试，提高了装置的普适性和便捷性；蝶形开口夹的使用使得样条固定时操作简单，不需额外工具即可很好固定样条，使操作人员操作便利；支撑立杆和往复拉杆的可调节性扩大了装置的适用性，满足更多实验需求。

附图说明

图1是本实用新型的左视立体结构示意图；

图2是本实用新型的右视立体结构示意图。

图3是本实用新型的局剖示意图。

图中，1、固定杆；2、支撑立杆；3、L型钢板；4、直线滑套；5、电机盒体；6、往复拉杆；7、右侧测试样条夹头；8、左侧测试样条夹头；8-1、支架，8-2、夹紧头，8-3、夹紧圆盘，8-4、蝶形旋钮，9、显示屏；10、调节旋钮；11、偏心连杆；12、偏心轮；13、电机。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。

详见附图1-3，本实施例提供了一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，包括固定杆1、支撑立杆2、L型连接板3、右侧、左侧测试样条夹头7、8、直线滑套4、电机13、偏心连杆11、往复拉杆6、偏心轮12和电机盒体5，所述支撑立杆通过L型连接板与固定杆垂直连接构成底座，所述支撑立杆上固接有左侧测试样条夹头8，所述电机的输出轴键接有偏心轮12，所述偏心轮与偏心连杆一端通过连接螺栓销接，所述偏心连杆另一端与往复拉杆6一端通过销轴连接，所述往复拉杆与固定在电机盒体上的直线滑套4滑动连接构成偏心式直线往复拉伸机构，所述往复拉杆6另一端固接有右侧测试样条夹头7。

本实施例的优选方案是，所述固定杆1四面沿其纵向设有调节凹槽，由四根固定杆固接成长方形底座，支撑立杆2和L型连接板分别通过螺栓与固定杆固接。支撑立杆2可以固定在固定杆的任意位置，整个装置占用空间比较小，方便工作人员检测。

本实施例的优选方案是，所述左侧测试样条夹头包括支架8-1和夹紧头8-2前端销接有夹紧圆盘8-3，其另一端销接有蝶形旋钮8-4，左侧测试样条夹头的支架通过螺栓与支撑立杆固接，右侧测试样条夹头的支架与往复拉杆前端螺纹螺接。右侧测试样条夹头的结构与左侧测试样条夹头相同。所述左侧测试样条夹头与右侧测试样条夹头处于同一水平线上，用来固定待测样条的两端。

本实施例的优选方案是，所述盒体上设有与电机连接的调节旋钮10，可以调节往复拉杆的移动速度。盒体上设有显示屏9，可显示调整电机的转速。电机的功率可根据实验要求定制更换。本实施例电机采用直流微型调速电机。本实施例的电机转速符合模拟粘结剂在电池中的周期性变化，可以实现30分钟到2小时的往复，行程范围2—4cm。电机与电机盒体5连接。调节旋钮10与电机连接。通过旋转旋钮10，调节输入的脉冲信号大小，通过改变脉冲频率，调节驱动器信号，来控制电机转动。

使用过程如下：本实施例的样条为粘结剂样条(采用高分子粘结剂的溶液或分散液采用模具沉积、干燥并裁切，得到哑铃型国标尺寸或长条型的粘结剂样条)

首先调节支撑立杆到合适位置，并旋紧固定螺丝。然后调节往复拉杆后端的偏心连杆11，根据样条想拉伸的长度固定螺丝的位置。开始测试时将待测样条两端固定在两个蝶形开口夹上，打开电机操纵旋钮调节拉伸速度，偏心式直线往复拉伸机构工作，样条做往复拉动工作；测试结束后关闭电机，取下样条即可。

抗疲劳测试：对粘结剂样条在高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置上进行周期性机械拉伸。粘结剂样条长度为1-15cm，宽度0.001-1cm，厚度0.001-1mm拉伸强度1-30Mpa，拉伸频率0.001-10mHZ，拉伸长度比1-300％，拉伸周期≥1次；拉伸速度按照高分子类型为50mm/min-500mm/min。本装置是为模拟粘结剂在电池中的周期性变化规律而设计的体积小、可调节拉伸速度和长度，实现自动周期性往复拉伸的便携抗疲劳测试装置。

对测试样条按以下三种方式，来判断检测材料性能：粘结剂样条经过周期性机械拉伸并拉伸后的样条做定量检验。

1)固定初始长度的样条，进行同等频率及周期的抗疲劳测试后，测量其样品长度变化率，判断其抗疲劳性能的强弱；

2)固定初始长度的样条，以同样频率进行拉伸直至断裂，计算拉伸周期，根据周期长短判断其抗疲劳性能的强弱；

3)固定初始长度的样条，进行同等频率及周期的抗疲劳测试后，利用万能拉力机能测试仪器，对其强度进行定量测试。可配合快速预测锂离子电池粘结剂稳定性的方法对粘结剂材料的稳定性做出评价和预测。

该装置操作简单便利，可实用性强，可进行多个测试项目，提供了更多实验操作性。

上述参照实施例对该一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：包括固定杆、支撑立杆、L型连接板、右侧、左侧测试样条夹头、直线滑套、电机、偏心连杆、往复拉杆、偏心轮和电机盒体，所述支撑立杆通过L型连接板与固定杆垂直连接构成底座，所述支撑立杆上固接有左侧测试样条夹头，所述电机的输出轴键接有偏心轮，所述偏心轮与偏心连杆一端通过连接螺栓销接，所述偏心连杆另一端与往复拉杆一端通过销轴连接，所述往复拉杆与固定在电机盒体上的直线滑套滑动连接构成偏心式直线往复拉伸机构，所述往复拉杆另一端固接有右侧测试样条夹头。

2.根据权利要求1所述的高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：所述固定杆四面沿其纵向设有调节凹槽，调节凹槽内设有固定块，固定块上设有螺纹孔，支撑立杆和L型连接板分别通过螺栓与固定块螺接后与固定杆固接。

3.根据权利要求1所述的高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：所述测试样条夹头包括支架和夹紧头，所述夹紧头设有螺纹并通过支架螺纹孔螺接调节夹紧力，夹紧头前端销接有夹紧圆盘，其另一端销接有蝶形旋钮，左侧测试样条夹头的支架通过螺栓与支撑立杆固接，右侧测试样条夹头的支架与往复拉杆前端螺纹螺接。

4.根据权利要求1或3所述的高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：所述左侧测试样条夹头与右侧测试样条夹头处于同一水平线上。

5.根据权利要求1所述的高分子材料样条的拉伸抗疲劳测试装置，其特征是：所述盒体上设有与电机连接的调节旋钮，可以调节往复拉杆的移动速度。

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