Polstückformel und Prozessbewertung für Lithium-Ionen-Batterien – Batterieelektrodenwiderstandsmethode
Als wichtiges Zwischenprodukt im Produktionsprozess von Lithium-Ionen-Batterien müssen Polstücke zuverlässige Überwachungsmethoden anwenden, um ihre hervorragende Leistung und Stabilität sicherzustellen. Zyklus, Rate, Sicherheit und andere Leistung. Der Polschuh enthält aktive Materialien, Leitmittel und Bindemittel. Um die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen, wird der Anteil aktiver Materialien immer höher, aber auch der Einfluss des entsprechenden Anteils des Leitmittelgehalts und der Art des Leitmittels auf die Batterieratenleistung ist 2- 7, die nicht ignoriert werden können. Beim Walzen des Polstücks ist es auch eine große Herausforderung für das Forschungs- und Entwicklungspersonal, einen geeigneten Walzdruck einzustellen, um sicherzustellen, dass die Verdichtungsdichte des Polstücks in einem angemessenen Bereich liegt.
In dieser Arbeit wird die Polschuh-Widerstandsmethode verwendet, um den Einfluss des Gehalts des leitfähigen Mittels im Polschuh und der Verdichtungsdichte auf die elektronische Leitfähigkeit des Polschuhs zu bewerten, was dem Forschungs- und Entwicklungspersonal eine starke Unterstützung bietet Bestimmen Sie die optimalen Rezeptur- und Prozessparameter.
1.Experimentelle Ausrüstung und Testmethoden
1.1 Experimentelle Ausrüstung: Elektrodenwiderstandsmessgerät, Modell BER1300 (IEST), Elektrodendurchmesser 14 mm, kann einen Druck von 5 bis 60 MPa ausüben. Das Gerät ist in den Abbildungen 1(a) und 1(b) dargestellt.
Abbildung 1. (a) Aussehen von BER1300; (b) Struktur von BER1300
1.2 Testmethode: Schneiden Sie das zu testende Polstück in eine rechteckige Größe von etwa 5 cm x 10 cm, legen Sie es auf den Probentisch, stellen Sie den Testdruck, die Druckhaltezeit und andere Parameter in der MRMS-Software ein, starten Sie den Test und das Die Software liest automatisch die Dicke des Polstücks, den Widerstand, den spezifischen Widerstand, die Leitfähigkeit und andere Daten.
2. Datenanalyse
2.1 Auswirkung des leitfähigen Kohlenstoffgehalts im positiven Elektrodenblatt
Für das positive Polstück ist aufgrund der schlechten Leitfähigkeit des aktiven Materials selbst zweifellos die Zugabe eines bestimmten Anteils an leitfähigem Mittel sinnvoll"Schicke Holzkohle in den Schnee"um die Leitfähigkeit des Polstücks zu verbessern. Ändern Sie den Gehalt an leitfähigem Kohlenstoff im ternären Polstück auf 1 %, 3 %, 5 % bzw. 7 % und lassen Sie andere Prozessparameter unverändert. Verwenden Sie BER1300, um den spezifischen Widerstand des Polstücks zu testen. Der Prüfdruck ist auf 25 MPa eingestellt und die Haltezeit beträgt 25 s. Die parallelen Proben wurden fünfmal getestet und die Ergebnisse sind in Abbildung 2 dargestellt. Mithilfe von Minitab zur Analyse der Varianz des spezifischen Widerstands von vier Gruppen von Polstücken mit unterschiedlichen Gehalten an leitfähigem Kohlenstoff lässt sich aus den Testergebnissen erkennen, dass P < 0,05 zeigt, dass der spezifische Widerstand der vier Gruppen von Polstücken erhebliche Unterschiede aufweist, und aus der Änderungsregel des Mittelwerts ist ersichtlich, dass mit zunehmendem Gehalt an leitfähigem Kohlenstoff der spezifische Widerstand des ternären Polstücks allmählich abnimmt. Wenn der Gehalt an leitfähigem Kohlenstoff mehr als 5 % beträgt, nimmt der spezifische Widerstand geringfügig ab. Das Forschungs- und Entwicklungspersonal kann das optimale leitfähige Kohlenstoffverhältnis entsprechend den Anforderungen an die Energiedichte der Batterie bestimmen.
Abbildung 2. Varianzanalyse des spezifischen Widerstands von vier Gruppen ternärer Polstücke mit unterschiedlichen Gehalten an leitfähigem Kohlenstoff
2.2 Einfluss des Gehalts an leitfähigem Mittel im negativen Polstück
Da das Graphitmaterial selbst eine bessere Leitfähigkeit aufweist, ist in der negativen Elektrodenfolie die Zugabe eines leitfähigen Mittels mit besserer Leitfähigkeit erforderlich"Glasur auf dem Kuchen". Ändern Sie den Gehalt an Kohlenstoffnanoröhren im Graphit-Polstück auf 2 %, 3 % bzw. 4 %, lassen Sie andere Prozessparameter unverändert, verwenden Sie BER1300, um den spezifischen Widerstand des Polstücks zu testen, stellen Sie den Testdruck auf 25 MPa ein und halten Sie den Druck für Nach ca. 25 Sekunden und fünf parallelen Tests ist das Ergebnis in Abbildung 3 dargestellt. Mithilfe von Minitab wird die Varianz des spezifischen Widerstands der drei Gruppen von Polstücken mit unterschiedlichen Kohlenstoffnanoröhrengehalten analysiert. Aus den Testergebnissen geht hervor, dass P< 0,05 zeigt, dass es erhebliche Unterschiede im spezifischen Widerstand der drei Gruppen von Polstücken gibt. Mit zunehmendem Additivgehalt nimmt der spezifische Widerstand der Graphitelektrodenschicht nahezu linear ab, was darauf hindeutet, dass die Zugabe von Kohlenstoffnanoröhren die elektronische Leitfähigkeit der Elektrodenschicht verbessern kann.
Abbildung 3. Analyse der Varianz des spezifischen Widerstands von drei Gruppen von Graphit-Polschuhen mit unterschiedlichen Gehalten an leitfähigem Mittel
2.3 Einfluss der Verdichtungsdichte des Polstücks
Die Verdichtungsdichte beeinflusst die Porosität und Tortuosität des Polstücks und beeinflusst dann die Elektronenleitfähigkeit und Ionenleitfähigkeit des Polstücks. Auf die vier Arten von positiven Polstücken werden unterschiedliche Drücke ausgeübt, und die anderen Parameter sind gleich, und es können Polstücke mit unterschiedlichen Verdichtungsdichten erhalten werden. BER1300 wird verwendet, um den spezifischen Widerstand der Polstücke zu testen. Der Prüfdruck ist auf 5 MPa eingestellt, die Haltezeit beträgt 25 s und parallele Proben werden fünfmal getestet. Das Ergebnis ist in Abbildung 4 dargestellt. Aus dem Änderungstrend des spezifischen Widerstands geht hervor, dass der spezifische Widerstand der vier Polstücke mit zunehmender Verdichtungsdichte alle abnahm, die Steigungen der Kurven jedoch unterschiedlich waren. Bei Polstücken aus Lithium-Kobaltoxid (LCO) ist die Abnahme des spezifischen Widerstands nicht signifikant, wenn die Verdichtungsdichte 3,3 g/cm3 erreicht.
Abbildung 4. Varianzanalyse des spezifischen Widerstands von vier Gruppen positiver Polstücke bei unterschiedlichen Verdichtungsdichten
3.Zusammenfassen
In dieser Arbeit wird die Polstückwiderstandsmethode verwendet, um den Einfluss des Gehalts des leitfähigen Mittels und der Verdichtungsdichte auf die elektronische Leitfähigkeit des Polstücks im Polstück der Lithium-Ionen-Batterie zu bewerten. Basierend auf der elektrischen Leitfähigkeit des Blechs können Forscher die optimalen Formel- und Prozessparameter in Kombination mit den Anforderungen an die Batterieenergiedichte und die Ionenleitfähigkeit weiter bestimmen.
Verweise
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