IEST-Testschema für Lithiumbatterieelektroden
Elektrodengleichmäßigkeit
Im Herstellungsprozess von Energiespeicherbatterien ist die Gleichmäßigkeit der Elektrodenbeschichtung ein wichtiger Parameter, der in den frühen Phasen der Zellproduktion überwacht werden muss. Es ist auch eine der entscheidenden Eigenschaften, die die Zyklenleistung und Konsistenz von Energiespeicherbatterien beeinflussen. Der Beschichtungsprozess umfasst viele Prozessparameter, und jeder Parameter kann unterschiedliche Auswirkungen auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung der Elektrode haben. Im Hinblick auf die Eigenschaften der Aufschlämmung besteht die Elektrodenaufschlämmung beispielsweise aus mikrometergroßen aktiven Feststoffpartikeln und nanometergroßen Leitmittelpartikeln, die in einer Bindemittellösung suspendiert sind. Feste Partikel unterliegen Kräften wie Schwerkraft, Brownscher Bewegung und Auftrieb, was zu Prozessen wie Absetzen, zufälliger Brownscher Bewegung und Aggregation-Disaggregation führt. Infolgedessen unterliegen der Verteilungszustand der leitfähigen Schlammmittel und aktiven Partikel sowie deren Wechselwirkungen unweigerlich Veränderungen, die sich auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung auswirken können.
Die Verteilung der Hauptmaterialien, Leitmittel und Bindemittel in den positiven und negativen Elektrodenschichten von Energiespeicherbatterien wird durch zahlreiche oben erwähnte komplexe Prozesssteuerungsparameter beeinflusst. Eine ungleichmäßige Materialverteilung kann die dynamische Leistung der Zelle erheblich verschlechtern, ist jedoch mit herkömmlichen Überwachungsmethoden wie dem Aussehen der Elektrode oder der Adhäsionsstärke oft schwer zu erkennen. Dies wird häufig übersehen und führt zu irreparablen Verlusten. Verwendung derElektrodenwiderstandstester der IEST BER-Seriezur Überwachung der Änderungen des Elektrodenwiderstands über verschiedene Chargen oder Standorte hinweg können Prozessschwankungen an den Elektrodenenden schnell erkannt werden. Dies unterstützt die Qualitätskontrolle im Batteriezellenproduktionsprozess und stellt ein wirksames Mittel zur Prozessvalidierung dar.
Elektrodenkompressionsmodul
Der Kompressionsmodul der Elektrode ist ein kritischer Parameter, auf den sich Entwickler von Energiespeicherbatteriezellen und Fertigungsverfahrenstechniker konzentrieren. Wenn das Rebound-Design der Energiespeicherzelle nicht genau ist, kann dies zu einem schlechten Erscheinungsbild der Zelle und damit zu Ausschussprodukten führen. Wenn das Dicken-Rebound-Design des Endprodukts nicht genau ist, kann dies dazu führen, dass die Zellen entweder zu dick oder zu dünn sind und nicht den Kundenanforderungen entsprechen.
Mit dem von IEST selbst entwickelten Elektrodenwiderstandstester (BER2500) können der Kompressionsmodul und der Dickenrückprall von Elektroden gemessen werden. Wie in der Abbildung gezeigt, haben wir vier Elektroden mit unterschiedlichen Verdichtungsdichten für die Validierung des Kompressionsmoduls ausgewählt. Es ist zu beobachten, dass mit zunehmendem Rollendruck auf die Elektroden die maximale Verformung, die reversible Verformung und die irreversible Verformung der vier Elektroden allmählich abnehmen (1).> 2 > 3 >4), aber die Abnahmerate verlangsamt sich allmählich. Dieser sich ändernde Trend steht in engem Zusammenhang mit den Füll- und Verdichtungseffekten der Pulverpartikel in der Elektrodenbeschichtung, einschließlich des Flusses und der Neuordnung der Pulverpartikel, der elastischen und plastischen Verformung sowie der Fragmentierung. Typischerweise beinhaltet der Elektrodenkalandrierungsprozess die Überwindung von Kräften wie Reibung, Oberflächenspannung, elastischer Verformung, plastischer Verformung und Bruch, um die Elektrodenbeschichtung zu verdichten. Eine unzureichende Auswahl der Verdichtungsdichte beeinträchtigt nicht nur die Stabilität und Ausbeute des Zwischenmontageprozesses in Energiespeicherbatterien, sondern beeinflusst auch die Ausdehnung der Zelle und die elektrochemische Leistung von Lithiumbatterien in späteren Phasen.