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1. 背景

如之前文章所述：《極片柔韌性—可彎曲性or可復(fù)原性？》，柔韌性可以區(qū)分為可復(fù)原性（重復(fù)彎曲的能力）和可彎曲性（彎曲一次而不斷裂的能力）。可復(fù)原性的側(cè)重點(diǎn)在于極片在多次彎曲過程中發(fā)生形變后的恢復(fù)能力和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。關(guān)于可復(fù)原性的評(píng)價(jià)，元能科技的BEF1000支持疲勞模式的試驗(yàn)，可以測(cè)試極片在多次壓縮-恢復(fù)過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化，評(píng)估極片在撤掉外力后恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力，有助于深入探究極片的可復(fù)原性、柔韌性。

2. 測(cè)試方案

本文針對(duì)極片可復(fù)原性的定義和應(yīng)用，選取兩款采用不同活性材料的負(fù)極極片：負(fù)極1和負(fù)極2，將兩款極片分別裁切成8*4 cm的矩形小極片，將極片長(zhǎng)邊彎曲到一定角度置于測(cè)試夾具內(nèi)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)（如圖1）；壓縮-恢復(fù)循環(huán)10次，每次循環(huán)壓縮到相同的應(yīng)力截止并恢復(fù)到位移零點(diǎn)位；采用橫向施力、壓板勻速位移的模式，位移速率為0.5mm/s。

圖1.測(cè)試模式示意圖

3. 測(cè)試結(jié)果

（1）循環(huán)1次：第1次壓縮-恢復(fù)

圖2.負(fù)極1和負(fù)極2的第1次壓縮-恢復(fù)曲線（左）及局部放大圖（右）

如圖2，極片負(fù)極1和負(fù)極2的第1次壓縮-恢復(fù)曲線非常接近，且都沒有發(fā)生明顯的斷裂行為，壓縮-恢復(fù)曲線所包圍成的面積也非常相近，說明兩款極片的力學(xué)性能沒有特別顯著的差異。在壓縮過程中，極片彎折處內(nèi)側(cè)材料被壓縮變形。對(duì)比壓縮段的前段曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)負(fù)極1斜率比負(fù)極2略小。在應(yīng)力應(yīng)變曲線中，斜率通常與材料的彈性模量有關(guān)，它反映了材料抵抗彈性形變的能力，由此可見負(fù)極1的彈性模量更低。然而，彈性模量并不直接決定材料的柔韌性。柔韌性是一個(gè)更廣泛的概念，如前面所述包括可彎曲性和可復(fù)原性，涉及材料在受到外力作用時(shí)發(fā)生形變并恢復(fù)原始形狀的能力，以及材料在較大形變范圍內(nèi)承受外力而不發(fā)生斷裂的能力，與彈性形變、塑性形變、斷裂行為等都密切相關(guān)，反映了極片在承受變形時(shí)的適應(yīng)性和韌性，是否能保持結(jié)構(gòu)的完整性。

進(jìn)一步對(duì)比曲線的一些細(xì)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)：恢復(fù)段的曲線，恢復(fù)到初始應(yīng)力值時(shí)（零值，初始應(yīng)力做了歸零）對(duì)應(yīng)的位移值，負(fù)極1比負(fù)極2大。這意味著在恢復(fù)到初始的應(yīng)力狀態(tài)下，負(fù)極1需要更大的形變（位移）來支持，即負(fù)極1在去除外力后維持著較大的形變，這部分形變主要是極片發(fā)生屈服后的塑性變形，外力釋放后無法恢復(fù)。恢復(fù)段的曲線，恢復(fù)到初始位移值時(shí)（零值，初始位移做了歸零）對(duì)應(yīng)的壓力值，負(fù)極1比負(fù)極2小。這意味著在恢復(fù)到初始的位移狀態(tài)下，負(fù)極2保持更大的、更接近初始狀態(tài)的張力（應(yīng)力）。以上說明，負(fù)極2似乎有更好的柔韌性表現(xiàn)。

（2）循環(huán)10次：第1-10次壓縮及恢復(fù)

圖3.負(fù)極1第1-5次、第10次壓縮-恢復(fù)曲線

圖4.負(fù)極2第1-5次、第10次壓縮-恢復(fù)曲線

通過循環(huán)的壓縮-恢復(fù)曲線來評(píng)估極片的可復(fù)原性是一種有效的方法。這種方法能夠量化極片在反復(fù)壓縮-恢復(fù)過程中的力學(xué)行為，從而揭示其柔韌性的強(qiáng)弱。如圖3、圖4，我們對(duì)兩款極片進(jìn)行了循環(huán)10次的壓縮-恢復(fù)（第6-9次曲線未展示）。可以看出，兩款極片在第1次循環(huán)后其實(shí)已經(jīng)發(fā)生了疲勞損傷或性能退化，第2-10次循環(huán)保持相對(duì)穩(wěn)定，曲線無明顯差異或變化。

如同上述的分析，我們對(duì)每次曲線恢復(fù)到初始應(yīng)力值時(shí)對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)變、恢復(fù)到初始位移值時(shí)對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析。殘余應(yīng)變反映了極片在經(jīng)歷壓縮后不能完全恢復(fù)到原始形狀的形變程度。殘余應(yīng)變?cè)叫。f明極片的可復(fù)原性越好，即其恢復(fù)原始形狀的能力越強(qiáng)。殘余應(yīng)力表示極片在經(jīng)歷恢復(fù)后仍然保持的應(yīng)力狀態(tài)。殘余應(yīng)力越接近初始應(yīng)力值，說明極片在經(jīng)歷壓縮變形后能夠更有效地恢復(fù)到其原始狀態(tài)，也說明極片的可復(fù)原性越好。

圖5.負(fù)極1、負(fù)極2不同循環(huán)次數(shù)對(duì)應(yīng)的的殘余應(yīng)變（左）和殘余應(yīng)力（右）

從圖5可以看出，負(fù)極2壓縮-恢復(fù)曲線，循環(huán)1-10次的殘余應(yīng)變整體較負(fù)極1小，其殘余應(yīng)力更接近初始應(yīng)力值（零值）。疲勞試驗(yàn)更加直觀、有力地說明，負(fù)極2有更好的彈性恢復(fù)能力和應(yīng)力釋放能力，因此其柔韌性更好。

4. 小結(jié)

在評(píng)估極片柔韌性的過程中，通過疲勞試驗(yàn)，即多次循環(huán)的壓縮-恢復(fù)曲線法分析，是一種非常直觀且有效的方法。這種方法不僅能夠幫助我們理解極片在反復(fù)受到外力作用下的行為規(guī)律，還能量化其在反復(fù)壓縮和恢復(fù)過程中的恢復(fù)能力，進(jìn)而更全面地反映其可復(fù)原性和柔韌性的優(yōu)劣。