Bewertung der Einheitlichkeit des Primer-Stromkollektor-Elektroden-Widerstandsverfahrens

Kupferfolie und Aluminiumfolie werden als Stromabnehmer von Lithium-Ionen-Batterieelektroden verwendet, die Elektronen leiten und aktive Materialien tragen können. Die chemische und elektrochemische Stabilität des Stromkollektors beeinflusst auch den Zyklus, die Rate und die Sicherheitsleistung der Batteriezelle. Idealer Stromkollektor sollte die folgenden Bedingungen haben: hohe Leitfähigkeit, hohe Stabilität, starke Bindung, niedrige Kosten, flexibel und dünn usw.¹. Ein gewisses Maß an Oberflächenbehandlung des Stromkollektors, wie beispielsweise eine Aufrauhbehandlung, eine Reinigungsbehandlung und eine leitfähige Kohlenstoffgrundierung, kann die Leistung des Stromkollektors verbessern und dadurch die Leistung der Batteriezelle verbessern. Abbildung 1 zeigt mehrere häufig verwendete Methoden in der Lithiumbatterieindustrie. Stromabnehmer nach Oberflächenbehandlung. Kohlenstoffbeschichtete Al-Folie als einer der am häufigsten verwendeten Stromkollektoren mit positiver Elektrode² hat derzeit eine gute Stabilität in der Zellzyklusleistung gezeigt. Da die Oberfläche der Aluminiumfolie mit weniger leitfähigem Kohlenstoff beschichtet ist, normalerweise mehrere Mikrometer, wie in der Abbildung in 2 gezeigt, sollte daher auch die Gleichmäßigkeit und Stabilität der Grundierungsbeschichtung im Fokus stehen und überwacht werden. In diesem Artikel wird das Elektrodenwiderstandstestverfahren verwendet, um die Differenz zwischen dem Widerstand der Aluminiumfolie nach dem Primer und ihrem entsprechenden Elektrodenwiderstand nach dem Walzen zu vergleichen und dann die Gleichmäßigkeit der kohlenstoffbeschichteten Al-Folie und ihren Einfluss auf die zu analysieren Elektrodenwiderstand.

Abbildung 1. Mehrere oberflächenbehandelte Stromkollektoren, die üblicherweise in der Lithiumbatterieindustrie verwendet werden (Bild aus dem Internet)

 Abbildung 2. Schematische Darstellung des Querschnitts der basisch umhüllten Elektrode

Experimentelle Ausrüstung und Testmethoden

1.1Experimentelle Ausrüstung: Elektrodenwiderstandsmessgerät, Modell BER1300 (IEST), Elektrodendurchmesser 14 mm, kann einen Druck von 5-60 MPa ausüben. Die Ausrüstung ist in Abbildung 3(a) und 1(b) dargestellt.

Abbildung 3. (a) Erscheinungsbild des BER1300; (b) BER1300-Strukturdiagramm

1.2 Vier Gruppen von zu testenden Proben: Blanke Al-Folie, kohlenstoffbeschichtete Al-Folie, Blanke Elektrode (blanke Al-Folie + aktive Materialbeschichtung), kohlenstoffbeschichtete Elektrode (kohlenstoffbeschichtete Al-Folie + aktive Materialbeschichtung);

1.3 Testverfahren: Schneiden Sie die zu testende Elektrodenprobe in eine rechteckige Größe von etwa 5 cm × 10 cm, legen Sie sie auf den Probentisch, stellen Sie den Testdruck, die Haltezeit und andere Parameter in der MRMS-Software ein, starten Sie den Test und die Software liest automatisch die Elektrodendicke, den Widerstand, den spezifischen Widerstand, die Leitfähigkeit und andere Daten.

 Datenanalyse

Die Dicken- und Widerstandstestergebnisse der vier Probengruppen sind in Fig. 4 gezeigt. Aus den Dickendaten ist ersichtlich, dass die Dicke der leitfähigen Kohlenstoffschicht der Grundierung etwa 2,3 &mgr;m beträgt. Vergleich der Dicken-StDev-Werte der vier Probengruppen: Blanke Al-Folie ≈ kohlenstoffbeschichtete Al-Folie < Blanke Folienelektrode ≈ kohlenstoffbeschichtete Elektrode, was darauf hinweist, dass die leitfähige Kohlenstoffschicht wenig Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Dickenverteilung der hat Stromkollektor und Elektrode, daher ist es schwierig, die Dickendaten einfach zu bewerten, um die Gleichmäßigkeit der Grundierung zu bestimmen.

Der Widerstandsvergleich der vier Probengruppen: Blanke Al-Folie Vergleich der StDev-Werte des spezifischen Widerstands der vier Gruppen von Proben: Blanke Al-Folie < kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie < Blanke Folienelektrode < kohlenstoffbeschichtete Elektrode, was darauf hinweist, dass die Gleichmäßigkeit des spezifischen Widerstands der Primer-Aluminiumfolie schlecht ist, was auf die kleine zurückzuführen sein kann Dicke der Grundierung auf dem Stromabnehmer ,

Abbildung 4. (a) Vier Sätze von Probendickendaten; (b) Vier Sätze von Probenwiderstandsdaten

Abschluss

Die Dicke der Grundierungsschicht beträgt 2–3 μm, und es ist schwierig, ihre Gleichmäßigkeit nur durch Dickenmessung zu bewerten. Die Widerstandsverteilung der Grundierungselektrode wird mit dem Elektrodenwiderstandsmessgerät BER1300 gemessen, das eine gute Gleichmäßigkeit der kohlenstoffbeschichteten Al-Folie und der kohlenstoffbeschichteten Elektrode erreichen kann. Bewerten Sie die Leistung, die hilft, den Primer-Beschichtungsprozess zu überwachen und zu verbessern.

Referenz

1.Ni Jiangfeng, Zhou Henghui usw. Forschung an Stromkollektoren für Lithium-Ionen-Batterien [J]. Batterie, 2005, 32(2): 128-130.

2.Li Junpeng, Dang Haifeng usw. Die Auswirkung der Oberflächenbehandlung des Aluminiumstromkollektors auf die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien [J]. Galvanik und Veredelung, 2005, 16(005).