锂离子电池用微米厚度超薄集流体Cu箔和Al箔疲劳强度及损伤行为

随着高性能、高能量密度锂离子电池的飞速发展,锂离子电池用集流体金属箔轻薄化已成为行业技术升级的一个重要方向,随着集流体厚度的减小,其疲劳失效问题变得日益突出。本工作通过拉-拉疲劳实验和EBSD技术研究了循环载荷作用下锂离子电池用集流体Cu箔和Al箔的高周疲劳强度及失效行为。结果表明,Cu箔疲劳裂纹主要萌生于较大晶粒内部的滑移带处,并沿滑移带扩展。基于对损伤晶粒微观结构的观察和统计分析,获得了Cu箔疲劳裂纹萌生和材料微观结构(晶粒尺寸及其变异系数、晶粒取向、Schmid因子(Ω))的统计关系图。Al箔由于表面含有轧制缺陷,其疲劳裂纹优先在表面加工缺陷处萌生。通过极值统计法成功预测了Al箔样品中可能的缺陷分布以及存在的最大缺陷尺寸,并基于Kitagawa-Takahashi图建立了缺陷尺寸与疲劳极限之间的关系。