Die Elektrodenwiderstandsmethode wird verwendet, um die Gleichmäßigkeit der Beschichtung auf der AB-Oberfläche des Polstücks zu bewerten

Lithium-Ionen-Batteriensind ein umfassendes System bestehend aus positiven und negativen Elektroden, Separatoren und Elektrolyten. Beim Betrieb der Batterie werden Elektronen und Ionen in der Mikrostruktur der Elektroden transportiert und es kommt zu einer Reihe chemischer und elektrochemischer Reaktionen. Daher sind die Leitfähigkeit des Polstücks und die Gleichmäßigkeit des leitfähigen Netzwerks wichtige Faktoren, die die Leistung der Batterie beeinflussen. Beim Polstückbeschichtungsverfahren handelt es sich derzeit überwiegend um doppelseitige Einschichtbeschichtungen. Nachdem die Beschichtung der A-Seite abgeschlossen ist, wird die Beschichtung der B-Seite durchgeführt. 

Die Methode zur Bewertung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung auf beiden Seiten verwendet hauptsächlich die Dickenmessung oder Oberflächendichte. Wenn sich die Aufschlämmung jedoch aufgrund der unterschiedlichen Beschichtungszeit bis zu einem gewissen Grad ändert, kann auch die Leitfähigkeitsgleichmäßigkeit der AB-Oberfläche unterschiedlich sein. Die umfassendere Bewertung der Gleichmäßigkeit des doppelseitigen Polstücks ist der Schlüssel zur Qualitätsüberwachung des Polstücks¹. In diesem Artikel wird die Polschichtwiderstandsmethode verwendet, um verschiedene Testmethoden auszuprobieren, um den Unterschied zwischen der AB-Oberfläche zu unterscheiden, und schließlich wird die Messmethode geklärt, mit der der Unterschied effektiv unterschieden werden kann und die zur Bewertung der Konsistenz der Beschichtung verwendet werden kann und Rollprozess und helfen bei der Qualitätskontrolle des Zellproduktionsprozesses. 

Abbildung 1. Doppelseitige Polstückrolle

1. Experimentelle Ausrüstung und Testmethoden

1.1Experimentelle Ausrüstung:Modell BER1300 (IEST), der Elektrodendurchmesser beträgt 14 mm, und die Ausrüstung ist in Abbildung 2 (a) und 2 (b) dargestellt.

Abbildung 2. (a) Aussehen von BER1300; (b) Struktur von BER1300

1.2 Testmethode: Platzieren Sie den zu prüfenden Polschuh zwischen den beiden Elektroden des Polschuh-Widerstandsmessgeräts, stellen Sie den Prüfdruck und die Verweilzeitparameter in der MRMS-Software ein, starten Sie den Test und die Software liest automatisch die Daten wie Polschuhdicke und Widerstand ein , spezifischer Widerstand und Leitfähigkeit.Jeder Polschuh wird zum Testen zufällig aus verschiedenen Positionen ausgewählt und der Variationskoeffizient COV (Variationskoeffizient) wird gemäß Formel (1) berechnet. Je größer der COV, desto schlechter ist die Gleichmäßigkeit des Polstücks.

2. Bewerten Sie die Bedeutung der Gleichmäßigkeit der AB-Oberflächenbeschichtung

2.1 Mögliche Gründe für Unterschiede im AB-Decklack

Der Prozessschritt der Beschichtung umfasst viele Prozessparameter, die sich jeweils unterschiedlich auf das beschichtete Polstück auswirken. Beispielsweise sind die charakteristischen Parameter der Aufschlämmung, die Elektrodenaufschlämmung, aktive Feststoffpartikel im Mikrometerbereich, in der Bindemittellösung suspendierte leitfähige Wirkstoffpartikel im Nanomaßstab, die Feststoffpartikel sind der Schwerkraft, der Brownschen Bewegungskraft, dem Auftrieb usw. ausgesetzt. Es gibt Sedimentation, zufällige Brownsche Bewegung, Agglomeration, Depolymerisation und andere Bewegungsprozesse, sodass sich der Verteilungszustand des leitfähigen Schlamms, der aktiven Partikel und die Wechselwirkung zwischen ihnen zwangsläufig ändern, was sich auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung auswirkt. Daher kann es während des Beschichtungsprozesses zu Unterschieden in der Längenrichtung des Polstücks und der AB-Oberfläche kommen, wie z. B. inkonsistente Oberflächendichte, 

Gleichzeitig können während des Trocknungsprozesses der nassen Elektrodenbeschichtung, wenn der Lösungsmitteltrocknungsprozess zur Oberfläche des Polstücks wandert, die im Lösungsmittel gelösten Bindemittel- und Leitmittelpartikel zusammen mit der Verdunstung des Lösungsmittels wandern, was dazu führt Das Bindemittel schwimmt und leitet Elektrizität. Auch die Verteilung des Mittels ist ungleichmäßig, insbesondere nachdem die Oberfläche A beschichtet und getrocknet ist, erfolgt der Beschichtungsprozess der Oberfläche B. Wenn die Trocknungsparameter der B-Oberfläche mit denen der A-Oberfläche übereinstimmen, können aufgrund des Einflusses der A-Oberflächenbeschichtung die Nassbeschichtung des B-Oberflächenpolstücks unterschiedlich sein. Der Trocknungszustand und die Trocknungsgeschwindigkeit können unterschiedlich sein, was leicht dazu führen kann auf Unterschiede in der AB-Oberfläche, insbesondere im Verteilungszustand von Bindemittel und Leitmittel,

2.2 Auswirkung der unterschiedlichen AB-Oberflächenbeschichtung auf die Leistung

Der Unterschied in der AB-Oberflächenbeschichtung führt unweigerlich zu einer schlechten Konsistenz der Batterie, insbesondere kann der Unterschied in der AB-Oberflächenbeschichtung zu folgenden Problemen führen: (1) Die Dichte der beiden Oberflächen ist inkonsistent oder die Ausnutzungsrate des aktiven Materials ist aufgrund des Leitfähigkeitsunterschieds inkonsistent, was zur tatsächlichen AB-Oberfläche führt. Das Kapazitätsverhältnis N/P der negativen und positiven Elektroden ist unterschiedlich, und es kann das Phänomen auftreten, dass auf der einen Seite kein Lithium und auf der anderen Seite Lithium abgeschieden wird. (2) Aufgrund der unterschiedlichen Leitfähigkeit der AB-Seite ist der Lithiierungsgrad bzw. der Ladezustand auf beiden Seiten der Batterie unterschiedlich. Während des Langzeitzyklus führt die langfristige Anhäufung unterschiedlicher Spannungen auf der AB-Oberfläche zu Rissen im Polstück. und die Beschichtung wird abfallen und versagen. Daher ist es von großer Bedeutung, die Gleichmäßigkeit und den Unterschied der AB-Deckschicht zu bewerten.

3. Datenanalyse

3.1 Einführung von fünf Testmethoden

Um die Beschichtungskonsistenz der AB-Seite des doppelseitigen Polstücks zu bewerten, verwenden wir fünf Testmethoden, wie in Abbildung 3 dargestellt, wobei die Methoden 1 und 2 darin bestehen, die Vorder- und Rückseite des Polstücks in der Mitte zu platzieren der oberen und unteren Testelektroden sowie Methoden 3 und 4. Die Elektrodenstücke werden in entgegengesetzte Richtungen gefaltet und in der Mitte der oberen und unteren Testelektroden platziert. Methode 5 basiert auf Methode 4. Schneiden Sie die gefaltete Linie ab, um die Elektrodenteile an den Ecken zu trennen, und platzieren Sie sie dann in der Mitte der oberen und unteren Testelektroden. Analysieren Sie den mit den fünf Testmethoden gemessenen Gesamtwiderstand. 

Der Stromübertragungspfad und die Berechnungsformel sind in Abbildung 3 dargestellt, einschließlich des Widerstands der A- oder B-Seitenbeschichtung selbst, des Widerstands der Folie selbst, der Testelektrode und des A- oder B-Seitenbeschichtungsschichtkontaktwiderstands, Beschichtung-zu- Folienkontaktwiderstand und Schicht-zu-Schicht-Kontaktwiderstand. Wenn man den geringfügigen Unterschied zwischen der AB-Oberflächenbeschichtung und dem Oberflächenzustand der oberen und unteren Elektroden außer Acht lässt, kann aus den Berechnungsformeln jeder Methode theoretisch abgeleitet werden, dass zwischen Modus 1 und Modus 2 kein signifikanter Unterschied besteht und der Unterschied zwischen Modus 3 und Modus 4 stammen hauptsächlich von der A- oder B-Oberflächenbeschichtung. Da der angelegte Strom bei den beiden Testmethoden stärker fließt, wird er die Folie mit besserer Leitfähigkeit durchdringen.

Abbildung 3. Schematische Darstellung von fünf doppelseitigen Polschuh-Testmethoden und theoretischer Widerstandsberechnungsformel

3.2 ElektrodeRExistenzTOstICHNFIch habeINja

Wählen Sie die doppelseitige positive bzw. negative Elektrode aus, um den Widerstand der Elektrode auf die oben genannten fünf Arten zu testen. Verwenden Sie 25 MPa, um den Druck zu testen, halten Sie den Druck 15 Sekunden lang und testen Sie 5 parallele Punkte in jeder Gruppe. Die Ergebnisse sind in Abbildung 4 dargestellt. In Anbetracht der Tatsache, dass es einige Unterschiede in der Gesamtgleichmäßigkeitsverteilung der Polstücke geben kann, kann davon ausgegangen werden, dass die Widerstandswerte, die bei den ersten beiden Arten der Platzierung der Polstücke vorne und hinten gemessen wurden, keinen Unterschied aufweisen , während die beiden Arten, A mit der Vorderseite nach oben und B mit der Vorderseite nach oben zu falten, einen erheblichen Unterschied im Widerstandswert aufweisen, und der Unterschied zwischen den beiden Methoden ergibt sich hauptsächlich aus dem Unterschied in den A- und B-Beschichtungen selbst. Wenn die gefaltete Linie geschnitten wird, Aus Abbildung 4(b) und (d) ist deutlich zu erkennen, dass der Gesamtwiderstand um mehr als das Doppelte ansteigt, was mit der theoretischen Erklärung übereinstimmt. Zu diesem Zeitpunkt bleibt der angelegte Strom bestehen, nachdem er die Folie durchdrungen hat. Vertikal über die darunter liegende Beschichtung, um die untere Elektrode zu erreichen. Daher kann bei der Bewertung der Beschichtungskonsistenz der positiven und negativen Elektrodenblätter AB der Widerstand des Elektrodenblatts durch Falten der Vorder- und Rückseite des Elektrodenblatts getestet werden.

Abbildung 4. Vergleichstabelle des Elektrodenwiderstands unter Verwendung von fünf Testmethoden für positive und negative Elektroden

4. Fazit

In diesem Artikel wird dieElektrodenschichtwiderstandsmessgerät der BER-Serievon Yuanneng Technology wird verwendet, um den Widerstandsunterschied von positiven und negativen Elektrodenblättern in verschiedenen Testmethoden zu vergleichen. Durch die Kombination theoretischer Analysen und tatsächlicher Messdaten wurde festgestellt, dass bei Verwendung des positiven und negativen Elektrodenblechs zum Testen diese Methode zur Unterscheidung des Unterschieds zwischen der AB-Seite des doppelseitig beschichteten Polstücks verwendet werden kann um die Konsistenz des Beschichtungs- und Walzprozesses zu bewerten und die Qualitätskontrolle des Zellproduktionsprozesses zu unterstützen.

Verweise

1. Lang Peng, Ren Jian. Gedanken zur Entwicklung wichtiger Prozessausrüstung für Lithium-Ionen-Batterien in meinem Land [J]. Spezialausrüstung für die Elektronikindustrie. 2009(11): 23-26.

2. Mohit Bajaj, Ravi Prakash, Matteo Pasquali. Eine rechnerische Untersuchung der Auswirkung der Viskoelastizität auf den Schlitzbeschichtungsfluss verdünnter Polymerlösungen[J]. J. Nicht-Newtonsche Fluidmechanik. 2008 (149): 104–123