Effekten av det ledande kolinnehållet på motståndet hos olika nivåer av batteriet

Som ett allmänt använt nytt energisystem har litiumjonbatterier ett brett utbud av tillämpningsmöjligheter inom mobiltelefoner, datorer, bilar, energilagring och andra områden. Under de senaste åren, på grund av de ökande kraven på snabbladdningsprestanda inom olika områden, har förbättrad multiplikatorprestanda för batterier blivit riktningen för litiumbatteriforskare och kontinuerlig utforskning. Litiumjonbatteriet består av positiv och negativ elektrod, membran, elektrolyt, vid batteriladdning, litiumjon från den positiva, i stödet av elektrolytmiljön, genom membranet inbäddat i anoden, och batteriförhållandets prestanda är relaterad till motståndet i hela litium-jon migrationsprocessen, för att hitta ett rätt sätt att minska motståndet för varje länk behöver forskare flitigt att utforska. 

Ledande agent förlitiumjonbatteriförhållandets prestanda har spelat en nyckelroll, det finns många relaterade studier visar att det kan förbättra den elektroniska överföringsvägen, påskynda laddningsöverföringen, förbättra batteriets prestanda, men ledande medel på grund av partikelstorlek och densitet är mindre än den aktiva material, hur man säkerställer att det i uppslamningen och det polära lagret sprids jämnt, är också fokus för batteriförhållandet^[1-6]. Genom förändringen av innehållet av ledande kol, från pulver, slurry, pol och spännbatteri karakteriserar fyra lager förändringen av motståndsprestanda, kvalitativ analys av påverkan av ledande kolresistans, samtidigt för att utforska det mest lämpliga ledande kolinnehållet om den elektriska prestandan, för utvecklare av batteriprocesser och formel för att tillhandahålla gynnsamt tekniskt metodstöd.

1 Experimentella material och metoder

1.1 Material

Nickel-kobolt-mangan ternärt material (NCM), ledande kol (SP), polyvinylidenfluorid (PVDF), N-metylpartner (NMP), typ 2032 spännbatteri.

1.2 Analys- och testinstrument

Fyra sondpulvermotstånd (PRCD2100-IEST), fyra sondläge, uppslamningsmotstånd (BSR2300-IEST), polplåtsmotstånd (BER2500-IEST), ovanstående tre utrustning är från Yuan Energy Technology (Xiamen) Co., Ltd.; Batteritestare (CT-4008T-Neware), elektrokemisk arbetsstation (DH7001).

1.3 Experimentella metoder

Enligt formelförhållandet som visas i tabell 1 framställdes fem grupper av katodpasta, elektrodark och spännbatterier. Olika testutrustning användes för att testa resistansprestandan hos slurry-, polark- och spännbatterier, och sedan analyserades inverkan av förändringar i ledande kolinnehåll på den elektriska prestandan för varje nivå.

Tabell 1 Procent av massa av de fem provgrupperna

1.4 Provberedning

Kalla materialen enligt andelen av varje grupp av material i Tabell 1, blanda höghastighetsblandningsmaskinen för skumdämpare i 11 minuter, och vissa använder den halvautomatiska sammaskinen för att applicera dem på aluminiumfolien. Efter torkning, några av poldelarna, polhalvan används för montering av spännbatteri. Spännebatteriet är monterat i en argonhandsklåda, med den ternära polskivan positiv och litiumplåten negativ.

2 Experimentella resultat och diskussion

2.1 Analys av pulverskikt

Pulverresistiviteten hos de använda ternära materialen och ledande kol testades respektive. Figur 1 visar att med ökningen av testtrycket ökar packningsdensiteten för ternära material och ledande kol gradvis, medan resistiviteten gradvis minskar, när packningsdensiteten för ternära material är 3,5 g/cm³.02 Vid den tiden är resistiviteten cirka 16,7 Ω * cm, och när packningsdensiteten för det ledande kolmaterialet är 1,0 g/cm3 är resistiviteten cirka 0 * cm. Därför, i pulvernivån, är det ternära materialets motstånd 835 gånger det ledande kolet, och den ledande kolets ledningsförmåga är mycket bättre än den för det ternära materialet, vilket kommer att påverka ledningsförmågan hos den efterföljande uppslamningen och elektroden.

Figur 1: (a) Diagram över pulverkomprimeringsdensitetsändring med testtrycksintensitet; och (b) Plott för pulverresistivitetsändring med packningsdensiteten

2.2 Analys av den skiktade resistiviteten hos slurryn och polarket

Figur 2 (a) för testresultaten för fem grupper av slurryresistivitet, som framgår av figuren, minskas slurryresistiviteten med ökningen av ledande kolinnehåll, detta beror på att när det ledande kolinnehållet ökar, i slurryn suspension av ternära partiklar mellan mer ledande kolpartiklar anslutning, så elektronöverföringen mellan partiklarna är snabbare, resistiviteten är mindre.Figur 2 (b) visar testresultaten av elektrodresistiviteten före och efter de fem uppsättningarna av rulltryck. Det framgår av figuren att elektrodresistiviteten minskar med ökningen av det ledande kolinnehållet, vilket visar att ökningen av det ledande kolinnehållet avsevärt kommer att förbättra den elektroniska ledningsförmågan mellan partiklarna. Dessutom,

Figur 2: (a) resistivitetskurva för fem uppslamningsgrupper; och (b) resistivitetskurva för fem polgrupper

2.3 Resistansprestandaanalys av spännebatteri

AC-impedansspektroskopitestet och multiplikatorprestandatestet av de fem grupperna av spännbatterier efter laddning och urladdning av en aktivering utfördes, och resultaten visas i figur 3 (a), 3 (b) och 3 (c). I litiumjonbatterisystem representerar mellan- och högfrekvensområdet i impedansspektrumet elektronöverföring och laddningsöverföring, och lågfrekvensområdet representerar jondiiffusion^[7]. Som framgår av figur 3 (b), med ökningen av batteriöverföringens kolhalt från 0 % till 3 %, minskar också summan av elektronöverföringen Rs och laddningsöverföringsresistansen Rct, vilket visar att mängden av tillsatt ledande kol har en signifikant positiv effekt på förbättringen av batteriresistansen. Dessutom, om endast det elektroniska motståndet vid den höga frekvensen jämförs, kommer det att påverkas av kontaktmotståndet hos spännets batteriskal och polplattan, och förändringstrenden för de två första grupperna är inte förenlig med förändringen av ledande kolinnehåll. Enligt de olika förhållandena urladdningskapacitetens retentionshastighet i figur 3 (c), när urladdningsförhållandet gradvis ökar till 2,5 C, när det ledande kolinnehållet är mindre än 1 %, urladdningskapaciteten är nästan mindre än 2 %, medan när det ledande kolinnehållet är mer än 1,5 % förblir batteriets urladdningskapacitet över 80 %. Därför kan lämpligt innehåll av ledande kol avsevärt förbättra batterimultiplikatorns prestanda.

Figur 3 (a) EIS-kurva för fem-gruppsceller; (b) elektronisk resistans och jonresistanskurva för femgruppsceller. (c) olika kurvor för multiplikatorurladdningsretentionsförhållande för fem-gruppsceller;

3. Slutsats

Detta papper från pulver, slurry, pol och spänne batteri fyra lager, respektive fem grupper av olika ledande kolhalt prover motstånd prestanda kvantitativ analys, fann att den tillsatta ledande kol efter god elektrisk ledningsförmåga än ternära material, slurry, pol, spänne batteriet konduktans prestanda har en viss grad av förbättring, och lämpligt innehåll av ledande kol kan avsevärt förbättra batteriets multiplikatorprestanda. Forskningen i denna artikel påminner batterirelaterade forskare om att de kan utvärdera den elektriska prestandan från olika nivåer och uppmärksamma effekten av lämpligt ledande kolinnehåll på batteriernas multiplikatorprestanda.

Referensdokumentation

[1] Xu Jieru, Li Hong, et al. Test- och analysmetod för elektrisk konduktivitet i litiumbatteriforskning [J]. Energy Storage Science and Technology, 2018,7 (5): 926-955.

[2] Kondo H, Sawada H, Okuda C, et al. Det aktiva materialets inflytande på den positiva elektrodens elektroniska konduktivitet i litiumjonbatterier [J]. Journal of the Electrochemical Society, 2019, 166(8): A1285-A1290.

[3] Nie Lei, Qin Xing, Zhang Na, et al. Forskning om litiumjonbatteri [J]. Strömförsörjningsteknik, 2019,43 (4): 562-563.

[4] Westphal BG, Mainusch N, Meyer C, et al. Inverkan av högintensiv torrblandning och kalandrering på relativ elektrodresistivitet bestämt via en avancerad tvåpunktsansats [J]. Journal of Energy Storage, 2017, 11:76-85 .

[5] Mainusch N, Christ T, Siedenburg T, et al. Ny kontaktsond och metod för att mäta elektriska resistanser i batterielektroder [J].Energy Technology, 2016, 4, 1550-1557

[6] Liao Xiaodong, Huang Ju, Wang Ronggui. Effekten av innehållet av ledande kol i katoden på prestanda hos litiumjonbatterier [J]. Dongfang Electric Review, 2013,27 (105): 4-7.

[7] Zhuang Quanchao, Xu Shoudong, Qiu Xiangyun, et al. Elektrokemisk impedansspektrometrianalys av litiumjonbatterier [J] Chemical Advances, 2010,22 (6): 1044-1057.