Технология испытаний и связанное с ней применение сопротивления полярной пленки в литий-ионных батареях

Во время процесса зарядки и разрядки литий-ионной батареи ионы и электроны лития транспортируются внутри полюсного наконечника батареи, при этом ионы лития транспортируются через электролит, заполненный порами электрода, а электроны в основном передаются через трехфазный электродвигатель. размерная сетка, состоящая из твердых частиц, в частности проводящего агента. Граница раздела частиц активного материала / электролита участвует в электродной реакции. Характеристики проводимости электронов имеют большое влияние на производительность батареи, что в основном влияет на ее номинальные характеристики. В полюсном наконечнике батареи к основным факторам, влияющим на проводимость, относятся граница раздела между фольговой подложкой и покрытием, состояние распределения проводящего агента и состояние контакта между частицами. Измеряя сопротивление полюсного наконечника, можно прогнозировать однородность микроструктуры полюсного наконечника, характеристики состава полюсного наконечника, свойства материала и характеристики батареи. В статье «Метод испытания проводимости полюсного наконечника литиевой батареи и его влияющие факторы» кратко описывается метод проверки проводимости полюсного наконечника батареи и перечисляются некоторые факторы, влияющие на проводимость полюсного наконечника.

В процессе разработки литий-ионных аккумуляторов и контроля качества технология измерения сопротивления электродов также играет важную роль. Основой является сырье для литий-ионных аккумуляторов. Качество материала напрямую определяет работоспособность аккумулятора. Электропроводность сырья играет решающую роль во внутреннем сопротивлении и импедансе конечной батареи. В то же время технологические параметры электрода и сердечника также будут иметь важное влияние на характеристики батареи. Следовательно, сопротивление полярной пленки становится связующим звеном между материалом, процессом и производительностью.

При разработке и оценке порошковых материалов активного материала, разработке и оптимизации формул электродов, мониторинге производственных процессов и анализе отказов, тестирование сопротивления полярной пленки может играть важную роль, например:

1. Комплексная оценка стабильности суспензии в процессе перемешивания до нанесения покрытия и выявление аномального воссоединения проводящих агентов;

2. Оценка стабильности электрода (стабильности сопротивления электрода) в производственном процессе;

3. Единая идентификация аномалий для смешанного электрода, такого как кремниевый отрицательный электрод;

4. Электронная оценка проводимости для различных основных материалов и рецептур;

5. Электронная оценка проводимости различных проводящих агентов и составов;

6. Оценка электронной проводимости различных сшивающих агентов и составов;

7. Оценка электронной проводимости флюидосборных функциональных нижних покрытий;

8. Анализ полярных отказов для электронных проводящих сетей;

9. Анализ контактного сопротивления для интерфейсного слоя материалов положительных и отрицательных электродов.

Вот несколько практических примеров применения теста на сопротивление пленки полюсным наконечником.

Пример применения 1: Приготовление и оптимизация полярных таблеток (определение аномалии электропроводности)

На дисперсию проводящих агентов при разработке электродного процесса влияют многие сложные параметры управления процессом, такие как рецептура сырья, условия смешивания, условия нанесения покрытия и условия сушки. Рассеивание проводящих агентов значительно ухудшит кинетические характеристики сердечника. Его трудно обнаружить с помощью таких методов мониторинга, как полярная адгезия, цветность и внешний вид, и его часто упускают из виду, что приводит к невосполнимым экономическим потерям. Тест на сопротивление полярной пленки может оценить состояние распределения проводящего агента. Как показано на рисунке 1, идеальное распределение проводящего агента должно заключаться в том, чтобы агрегат был достаточно равномерно диспергирован и нанесен на поверхность частиц активного вещества, чтобы обеспечить перенос электронов на электрод. / Электролитический интерфейс повсюду, Участвует в электродной реакции. После тестирования данных сопротивления полярной пленки при производстве полярной пленки, после накопления определенного количества данных в ходе обычного процесса, можно определить диапазон регулирования сопротивления мембраны. Из рисунка 1 видно, что сопротивление электрода значительно увеличивается, когда проводящий агент воссоединяется. Когда в партии присутствует аномальная дисперсия проводящего агента, это можно легко определить по сопротивлению пленки и удалить некачественный продукт.

Пример применения 2: Оценка разработки процесса нанесения покрытий из фольги

Использование функционального покрытия для поверхностной обработки токопроводящей подложки аккумулятора является революционным технологическим новшеством. Покрытие углеродной алюминиевой фольгой предназначено для равномерного и деликатного покрытия алюминиевой фольги рассеянным нанопроводящим графитом и частицами, покрытыми углеродом. Он может обеспечивать отличную статическую проводимость и собирать микротоки активных веществ, что может значительно снизить контактное сопротивление между материалом и заполнителем и может увеличить адгезию между ними. Использование связующих может быть сокращено, а стабильность интерфейса может быть значительно улучшена. Стабильность длительного цикла литий-ионной батареи повышена, а общая производительность батареи значительно улучшена. Коллекторная жидкость и соответствующее полярное сопротивление покрытия могут быть эффективно протестированы, и резисторы каждой части могут быть выделены, чтобы обеспечить надежную гарантию развития технологии. Тест на сопротивление электродов позволяет эффективно измерять и точно различать различия, вызванные конструкцией микропокрытия. Как показано на Рисунке 2, когда наносится жидкое нижнее покрытие, сопротивление полярной пленки, соответствующее различным процессам нанесения покрытия, различается. Эти данные позволяют эффективно оценить рецептуру и процесс нанесения фольги, а также оценить характеристики функционального покрытия.

Пример применения 3: оценка надежности полярного хранилища

Для материалов на основе никеля на поверхности частиц происходят спонтанные реакции, Ni3 + превращается в Ni2 +, а O2- выделяется. Когда материалы с высоким содержанием никеля (NMC 622, NMC811, NCA и т. Д.) Подвергаются воздействию воздуха, легче поглощать углекислый газ и воду из воздуха, и в результате реакции образуются слои Li2CO3 и LiOH на поверхности частиц. . Высокая доля Ni в материале и более высокое значение pH, в то время как Li2CO3 и LiOH потребляют Li в материале и не обладают электрохимической активностью. Следовательно, емкость будет уменьшена, а плотная поверхность Li2CO 3 будет препятствовать диффузии Li и влиять на характеристики батареи. LiOH также вступает в реакцию с PVDF и LiPF6, что отрицательно сказывается на технологии и характеристиках аккумуляторов. Реакция материалов с воздухом будет осуществляться в течение всего процесса консервации сырья, подготовки электродов, полярного хранения и т. Д. Следовательно, для материалов с высоким содержанием никеля требуется строгий экологический контроль от сырья до всего процесса производства батарей. Изучая значение сопротивления пленки после хранения электрода при различной влажности, можно получить поддержку данных для определения времени контроля процесса. На рис. 3 показан пример изменения сопротивления накопительной мембраны электрода NMC 811 в различных средах. Из этого видно, что чем ниже влажность при хранении электродов 811, тем стабильнее изменяется сопротивление пленки. Следовательно, влажность производственного контроля системы 811 должна быть как можно ниже.

Пример применения 4: Аномальная оценка входящей партии сырья

Управление качеством импорта полярной пленки в качестве метода обнаружения поступающего материала может снизить производственный риск, повысить эффективность производства и надежность продукции. На рис. 4 показан реальный случай, когда производственная партия начинает увеличивать аномалию DCR (70% SOC) ядра. В ответ на эту аномалию различные партии материалов положительных электродов (включая нормальные и аномальные группы) извлекаются для измерения сопротивления электрода. Было обнаружено, что сопротивление электродов группы аномальных поступающих материалов значительно выше, чем у нормальной группы.

Приложение 5: Оценка проводимости полярных покрытий

На основе значения сопротивления диафрагмы можно рассчитать реальную проводимость материала с помощью линейного фитинга, чтобы обеспечить техническую гарантию на разработку продукта. Как показано в реальном случае на рисунке 5, можно увидеть, что: (1) существует четкая линейная зависимость между сопротивлением положительной диафрагмы LCO и массой (толщиной) покрытия электрода; (2) Посредством линейной подгонки сопротивления при том же испытательном давлении, проводимость активного вещества катода может быть рассчитана как 2,73 См / м.

Пример применения 6: Анализ полярного сопротивления и чувствительности к давлению в различных жизненных циклах

При использовании двух методов измерения общего сопротивления электрода испытательное давление нагрузки будет иметь определенное влияние на результаты. Как правило, испытательное давление нагрузки увеличивается, сопротивление электродной мембраны уменьшается, и после достижения определенного значения результаты испытаний не зависят от давления. После давления ролика, свежего электрода после сборки батареи и полярной пластины, которая проходит разные циклы, они показывают разные значения сопротивления и разницу в чувствительности к давлению при испытании в течение разных жизненных циклов, а также разницу в чувствительности к давлению через диафрагму. Можно рассчитать изменение толщины расширения поляроидов с разным жизненным циклом, что обеспечивает новый метод измерения и характеристики для оценки поляроидов и литиевых батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.