Utvärdering av motståndsförmågan hos kolbelagd aluminiumfolie

Som bärare av ledande elektroner och bärare av aktiva ämnen i litiumjonbatteriet spelar vätskeuppsamlaren en viktig roll i battericellens slutliga prestanda. Aluminiumfolie är den vanligaste positiva elektrodvätskeuppsamlingen, för att förbättra elektrodförhållande, cykel och livslängd, på aluminiumfolieytan belagd med någon ledande beläggning, kan effektivt förbättra uppsamlingsvätskan och aktiva partiklars gränssnittsmotstånd, och förbättra bindningsstyrkan hos det aktiva materialet och vätskeuppsamlingen, minska de aktiva partiklarna i processen med elektrodcykeln peeling problem.Beläggningen av kolaluminiumfolie innefattar vanligtvis ledande kimrök, grafen, kolnanorör, etc. Formeln för kolbeläggningsskikt, beläggningstjocklek,och beläggningslikformighet kommer också att påverka bottenbeläggningseffekten¹.

Detta papper använde resistanstestmetoden för elektrodskivan och analyserade likformigheten hos bottenelektrodarket.

Figur 1. Schematiskt diagram över inverkan av kolbelagd vätskeuppsamlare på cellprestanda¹

I. Experimentell utrustning och testmetoder

1.1Experimentell utrustning: polplåtsmotstånd, modell BER1300, elektroddiameter på 14 mm, kan applicera ett tryck på 5~60MP a. Utrustningen visas i figur 2 (a) och 1 (b).

Figur 2. (a) BER1300 utseendediagram; (b) BER1300 strukturdiagram

1.2 Prover som ska testas: bottenbeläggningsmaterial med tre formler, två belagda aluminiumfolier med olika tjocklekar, tom aluminiumfolie, belagd aluminiumfolie och stångplåt efter applicering av aktivt material.

1.3 Testmetod: Skär provet på elektrodstycket som ska mätas till en rektangulär storlek på cirka 5 cm 10 cm, placera den på provbordet, ställ in parametrarna såsom testtryck och tryckhållningstid på M RMS-programvaran och starta testet. Programvaran läser automatiskt av elektrodstyckets tjocklek, resistans, resistivitet, konduktivitet och andra data.

2. Dataanalys

Testning av de olika formlerna för kolbelagd aluminiumfolie, Tjockleken på den tomma aluminiumfolien är hela 10 m, Tjockleken på de två kolbeläggningsskikten var 7 m respektive 4 m. De testade polplåtsmotstånden visas i figur 3 (a) och (b), Det kan konstateras att motståndet hos olika formuleringar av kolbelagd aluminiumfolie varierar mycket, Tillgänglig från tiotals m Ω ~ dussintals Ω, Och att döma av det enhetliga motståndet i de olika positionerna av den enpoliga plåten, Likformigheten hos kolbelagd aluminiumfolie varierar också mycket mellan olika processer, såsom 4 mR (Ω) -1 och 7 mR (Ω) -1, Det indikerar att den dåliga motståndslikformigheten vid olika positioner, Detta är för tunt med beläggningen. Det kan finnas beläggningsläckage eller ojämn fördelning av kolmaterial¹.

Enligt data i figur 3 (c) är ledningsförmågan hos den tomma aluminiumfolien den bästa. När kolbeläggningsskiktet och det aktiva materialet läggs till, ökar resistiviteten hos polplåten som testats genom att använda principen med två sonder gradvis, vilket visar att tillsatsen av beläggningen kommer att introducera kontaktmotståndet mellan partiklarna, vilket försvagar konduktiviteten av elektronerna. Även om man allmänt tror att på ytan av aluminiumfolie ökat beläggningslager kommer att förbättra den elektriska ledningsförmågan hos elektroden, är detta främst på grund av beläggningsskiktet ökad aluminiumfolie yta grovhet, gör det aktiva materialet partiklar och vätska kontakt bättre, men om beläggningens tjocklek är tjock eller beläggningens enhetlighet är för dålig,

Figur 3. (a) foliebeständighet för kolbeläggning 4 m; (b) foliebeständighet för kolbeläggning 4 m; (c) elektrodresistivitet för tre olika tillstånd

Figur 4. Schematiskt diagram över ytmorfologin hos kolbelagd svart aluminiumfolie¹

Kort sagt, att lägga till ett effektivt mellanskikt mellan det aktiva materialet och metalluppsamlingsvätskan. Förutom att förbättra gränsytans kontaktmotstånd har det också följande potentiella synergistiska fördelar: (1) ett kemiskt och elektrokemiskt stabilt ledande skikt kan fungera som en effektiv diffusionsbarriär, Förhindrar diffusion av syre till följd av sidoreaktioner under elektrolytnedbrytning och/eller litiumjoninbäddningsreaktioner, Förhindrar effektivt bildandet av oxidskikt på ytan av den metallsamlande vätskan, Förhindrar sålunda nedbrytning; (2) det rimligt formulerade ledande skiktet har god ledningsförmåga, stora kontaktytor kan bildas, Lågt motstånd vid vätskeuppsamlaren och den aktiva beläggningsgränsytan, Detta bidrar till den snabba laddningsöverföringsprocessen;

3. Sammanfattning

Kolaluminiumfolie är en slags katodvätskesamling som gradvis väljs ut av olika batteritillverkare. Utvärderingen av olika formler och processer för kolaluminiumfolie spelar också en viktig roll i utvecklingen av vätskeuppsamling. Genom att testa motståndsparametrarna för den kolbelagda aluminiumfolien kan den hjälpa till att bedöma skillnaderna i formeln och processen, samtidigt som de hjälper litiumbatteriforskarna att övervaka stabiliteten i underbeläggningsprocessen.

Referensdokumentation

1. Busson, C, Blin, MA, Guichard, P., Soudan, P., Crosnier, O., Guyomard, D., & Lestriez, B.(2018). En grundad strömavtagare för högpresterande kolbelagd LiFePO4 elektroder utan koltillsats. Journal of Power Sources, 406, 7-17.

2. Chen Peng, Ren Ning, Ji Xuemin, et al. Applicering av kolbelagd aluminiumfolie i litiumgrafit/litiumjärnfosfatbatterier [J].New energy Progress, 2017,5 (2): 157-162.

3. Li Min, et al. Effekten av belagd kolaluminiumfolie på prestanda hos litiumjärnfosfatbatterier [J].Energy Storage Science and Technology, 2020,9 (6), 1714-1719.