【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料测试设备，特别是指一种单颗粒力学性能测试系统及测量方法。
技术介绍
1、在微观尺度上，锂离子电池的电极由纳米级或微米级颗粒组成；同时，电极材料固有的颗粒特性对电池的电化学性能起着决定性的作用。在力学性能方面，对电池材料单个颗粒测试抗压强度，可用于评估材料的耐压性，指导辊压工艺。力学强度较高的材料，后续的循环稳定性也会较好。
2、一方面，颗粒的抗压强度高，表明颗粒能承受更高强度的外力，更不易被压碎。对应到压制过程，可使材料或极片具有更高的压实密度，在单位空间内负载更多的正极或负极材料，有助于提高电池容量密度。
3、另一方面，颗粒整体的抗压强度和最终所制成电芯的性能也存在一定的关联。在电芯循环过程中，随着锂离子的脱嵌，颗粒的内部应力逐渐累积，最终出现裂纹或破碎。颗粒的力学强度愈低，电芯的使用寿命预期愈短，因此相应抗压强度较高的材料，会提升电池的综合电化学性能。
4、总之，对锂电材料单颗粒进行力学性能测试，不仅能够提供关键的材料性能参数，还有助于深入理解材料性能与电池性能之间的关系，从而指导电池设计和制造过程，提高电池的性能和寿命。
5、目前材料表面微观力学性能的表征方法，如原子力显微镜的力曲线测试、纳米压痕仪的硬度测试(参见专利cn201220605459.0、cn202311050486.5)等，测试的主要还是薄膜或者涂层、基材的力学性能，对于微米层级的电池材料颗粒并不适用，无法测试微观颗粒(2-20um)的力学性能并反映颗粒抗压性。其它的一些表征方法，如利用扫描电
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种单颗粒力学性能测试系统及测量方法，解决现有技术中存在的问题，能够实现观察和检测微观颗粒被挤压直至压溃状态的整个过程。
2、为了达成上述目的，本专利技术的解决方案之一是：
3、一种单颗粒力学性能测试系统，包括测试架、载物台、载玻片、压头、物镜、下光源、目镜、成像装置和折射单透镜；所述载物台可调节地安装在所述测试架上，并设置有通孔；所述载物台相对于所述测试架进行xy轴的位置调节；所述载玻片横跨于所述通孔之上，用于放置待测试的颗粒样品；所述压头沿着z轴方向升降地配合在所述载物台的上方；所述物镜设置在所述通孔的下方；所述下光源设置在所述物镜下方的侧边；所述目镜设置在所述测试架的表面；所述成像装置设置在所述测试架内；所述折射单透镜设置在所述物镜的下方，其反射面同时面向所述物镜和成像装置；所述折射单透镜将所述下光源的发光折射至所述物镜方向，并通过所述反射面将所述物镜方向的光反射至所述成像装置，所述成像装置将采集的影像呈现于所述目镜。
4、所述成像装置为ccd相机，所述目镜为电子目镜。
5、所述成像装置为反射镜，所述目镜为凸透镜。
6、所述的单颗粒力学性能测试系统还包括设置在所述压头上方的上光源。
7、所述测试架内转动配合有可调的转盘，所述转盘上设置有若干安装槽，每个安装槽内均安装有一个所述物镜，各物镜的放大倍率不同。
8、所述测试架上沿着x轴方向滑动安装有x轴调节板，所述x轴调节板上沿着y轴方向滑动安装有y轴调节板，所述x轴调节板、y轴调节板共用一根调节杆，所述调节杆用于控制所述x轴调节板的x轴移动、y轴调节板的y轴移动；所述载物台安装在所述y轴调节板上。
9、所述测试架上通过支架安装有z轴驱动装置，所述z轴驱动装置的输出端安装有升降座；所述压头安装在所述升降座内。
10、优选地，所述升降座内安装有力位移传感器，所述压头安装在所述力位移传感器的检测端。
11、所述的单颗粒力学性能测试系统还包括罩设于所述测试架外部的外壳，所述外壳具有活动开闭的翻盖。
12、本专利技术的解决方案之二是：
13、一种测量方法，应用所述的单颗粒力学性能测试系统，包括以下步骤：
14、步骤1、将待测的颗粒样品分散在分散剂中制成分散液，吸取一定量分散液，均匀地滴在所述载玻片的中心；等待分散剂挥发完全；
15、步骤2、开启单颗粒力学性能测试系统，将光路联通、打开测试软件；将所述载玻片固定到所述载物台上，调节观察区域，找到需要测试的颗粒样品，将其与所述压头对准；
16、步骤3、调节所述压头的z轴位置至合适高度后，在测试软件进行参数设置，开启实验；
17、步骤4、利用所述压头进行持续下压或者施加特定压力，记录颗粒样品的应力和压缩位移的关系曲线。
18、采用上述技术方案后，本专利技术具有以下技术效果：
19、本专利技术相比于现有技术，设计有独特的倒置光路系统，下光源位于载物台及载玻片的下方，下光源发出的光被折射单透镜折射至载玻片的位置，照亮颗粒样品，光线被颗粒样品反射后会通过物镜聚焦，并集中至折射单透镜的反射面上形成一个放大的实像，然后该实像被成像装置采集，再次放大并成像于目镜，被操作人员观察到，因此在压头完整的下压过程中，操作人员都可以持续观察颗粒样品被压头挤压变形直至压溃的整个过程，实现清楚观察颗粒样品的微观变化状态，而不是只能在压溃后才能观察颗粒样品的压溃状态；同时，结合仪器实验过程中的数据采集，本专利技术可以更准确地判断颗粒的开裂及破碎的状态。
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1.一种单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
2.如权利要求1所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
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9.如权利要求1所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
10.一种测量方法，应用如权利要求1至9任一所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
2.如权利要求1所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
3.如权利要求1所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
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5.如权利要求1所述的单颗粒力学性能测试系统，其特征在于：
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐琼琼，陈继欣，王贤，杨晓璐，叶君宾，王益，魏奕民，张兴华，
申请(专利权)人：元能科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：
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