Elektrodresistansmetod används för att utvärdera likformigheten 0f-beläggning på AB-ytan på polstycket
Litiumjonbatterierär ett omfattande system sammansatt av positiva och negativa elektroder, separatorer och elektrolyter. När batteriet fungerar transporteras elektroner och joner i elektrodernas mikrostruktur och en rad kemiska och elektrokemiska reaktioner uppstår. Därför är konduktiviteten hos polstycket och det ledande nätverkets enhetlighet viktiga faktorer som påverkar batteriets prestanda. För polstycksbeläggningsprocessen är de flesta av dem dubbelsidig enkelskiktsbeläggning för närvarande. Efter att beläggningen på A-sidan är klar, utförs beläggningen på B-sidan.
Metoden för att utvärdera likformigheten av beläggning på båda sidor använder huvudsakligen tjockleksmätning eller ytdensitet, men när slurryn ändras i viss utsträckning på grund av skillnaden i beläggningstid kan den ledande likformigheten hos AB-ytan också vara annorlunda. Hur man mer omfattande utvärderar det dubbelsidiga polstyckets enhetlighet är nyckeln till kvalitetsövervakningen av polstycket¹. I detta dokument används polplåtsresistansmetoden för att prova olika testmetoder för att särskilja skillnaden mellan AB-ytan, och slutligen klargörs mätmetoden som effektivt kan särskilja skillnaden, vilket kan användas för att utvärdera beläggningens konsistens och rullande process, och hjälpa cellproduktionsprocessen kvalitetskontroll.
Figur 1. Dubbelsidig stolpstycksrulle
1. Experimentell utrustning och testmetoder
1.1Experimentell utrustning:modell BER1300 (IEST), elektroddiametern är 14 mm, och utrustningen visas i figur 2 (a) och 2 (b).
Figur 2. (a) Utseende på BER1300; (b) Struktur för BER1300
1.2 Testmetod: Placera polstycket som ska testas mellan polstyckets resistansmätares två elektroder, ställ in testtrycket och uppehållstidsparametrarna på MRMS-programvaran, starta testet och programvaran kommer automatiskt att läsa data som polstyckets tjocklek, resistans , resistivitet och konduktivitet.Varje polstycke väljs slumpmässigt från olika positioner för testning, och variationskoefficienten COV (variationskoefficient) beräknas enligt formel (1). Ju större COV, desto sämre är likformigheten hos polstycket.
2. Utvärdera betydelsen av AB ytbeläggningslikformighet
2.1 Möjliga orsaker till skillnader i AB Topcoat
Beläggningsprocessen involverar många processparametrar, som var och en påverkar det belagda polstycket på olika sätt. Till exempel är slammets karakteristiska parametrar, elektroduppslamningen är aktiva fasta partiklar i mikronskala, ledande medelpartiklar i nanoskala suspenderade i bindemedelslösningen, de fasta partiklarna utsätts för gravitation, Brownsk rörelsekraft, flytkraft, etc., det finns sedimentering, slumpmässig Brownsk rörelse, agglomeration- Depolymerisation och andra rörelseprocesser, så distributionstillståndet för slurryns ledande medel, aktiva partiklar och interaktionen mellan dem kommer oundvikligen att förändras, vilket kommer att påverka beläggningens enhetlighet. Därför kan det under beläggningsprocessen finnas skillnader i längdriktningen på polstycket och AB-ytan, såsom inkonsekvent ytdensitet,
Samtidigt, under torkningsprocessen av den våta elektrodbeläggningen, när lösningsmedelstorkningsprocessen migrerar till ytan av polstycket, kan bindemedels- och ledande medelspartiklar lösta i lösningsmedlet migrera tillsammans med avdunstning av lösningsmedlet, vilket orsakar bindemedlet för att flyta och leda elektricitet. Fördelningen av medlet är också ojämn, speciellt efter att ytan A har belagts och torkats, utförs processen för beläggning av B-ytan. När torkningsparametrarna för B-ytan är desamma som för A-ytan, på grund av påverkan från A-ytbeläggningen, kan den våta beläggningen av B-ytans polstycke vara olika. Torkningstillståndet och hastigheten kan vara olika, vilket lätt kan leda till till skillnader i AB-ytan, särskilt fördelningstillståndet för bindemedlet och det ledande medlet,
2.2 Effekten av skillnader i AB ytbeläggning på prestanda
Skillnaden i AB ytbeläggning kommer oundvikligen att leda till dålig konsistens hos batteriet, särskilt skillnaden i AB ytbeläggning kan leda till följande problem: (1) Densiteten för de två ytorna är inkonsekvent, eller utnyttjandegraden av det aktiva materialet är inkonsekvent på grund av skillnaden i konduktivitet, vilket leder till den faktiska AB-ytan. Kapacitetsförhållandet N/P för de negativa och positiva elektroderna är olika, och det kan finnas ett fenomen att litium inte kommer att avsättas på ena sidan och litium kommer att avsättas på den andra sidan; (2) På grund av skillnaden i konduktivitet på AB-sidan är graden av litium eller laddningstillståndet på de två sidorna av batteriet olika. Under långtidscykeln kommer den långsiktiga ackumuleringen av olika spänningar på AB-ytan att orsaka sprickor i polstycket, och beläggningen kommer att falla av och misslyckas. Därför är det av stor betydelse att utvärdera enhetligheten och skillnaden hos AB topplack.
3. Dataanalys
3.1 Introduktion av fem testmetoder
För att utvärdera beläggningskonsistensen på AB-sidan av det dubbelsidiga polstycket använder vi fem testmetoder som visas i figur 3, där metod 1 och 2 är att placera fram- och baksidan av polstycket i mitten av de övre och nedre testelektroderna, och metod 3 och 4. Elektrodbitarna viks i motsatta riktningar och placeras i mitten av de övre och nedre testelektroderna. Metod 5 är baserad på metod 4. Klipp av den vikta linjen för att koppla loss elektrodbitarna i hörnen och placera dem sedan i mitten av de övre och nedre testelektroderna. Analysera det totala motståndet uppmätt med de fem testmetoderna.
Den aktuella överföringsvägen och beräkningsformeln visas i figur 3, inklusive motståndet för själva A- eller B-sidans beläggning, motståndet hos själva folien, testelektroden och A- eller B-sidans beläggning Lagerkontaktresistans, beläggning-mot- foliekontaktmotstånd och beläggning-till-beläggning kontaktmotstånd. När man ignorerar den lilla skillnaden mellan AB-ytbeläggningen och yttillståndet för de övre och nedre elektroderna, kan man teoretiskt dra slutsatsen från beräkningsformlerna för varje metod att det inte finns någon signifikant skillnad mellan Mode 1 och Mode 2, och skillnaden mellan Mode 3 och Mode 4 kommer huvudsakligen från A- eller B-ytbeläggningen Eftersom den applicerade strömmen flyter mer i de två testmetoderna kommer den att välja att penetrera folien med bättre konduktivitet.
Figur 3. Schematiskt diagram över fem testmetoder för dubbelsidiga polstycken och teoretisk resistansberäkningsformel
3.2 ElektrodRexistensTÖstjagnFiveIays
Välj de dubbelsidiga positiva respektive negativa elektroderna för att testa resistansen hos elektroden på ovanstående fem sätt. Använd 25 MPa för att testa trycket, håll trycket i 15 s och testa 5 parallella punkter i varje grupp. Resultaten visas i figur 4. Med tanke på att det kan finnas vissa skillnader i den övergripande likformighetsfördelningen av polstyckena, kan resistansvärdena uppmätta av de två första sätten att placera polstyckena fram och bak anses inte ha någon skillnad , medan de två sätten att vika A med framsidan upp och vikning B uppåt, Det finns en signifikant skillnad i motståndsvärdet, och skillnaden mellan de två metoderna kommer huvudsakligen från skillnaden i själva A- och B-beläggningarna. När den vikta linjen skärs, det kan tydligt ses av figur 4(b) och (d) att det totala motståndet ökar mer än två gånger, vilket överensstämmer med den teoretiska förklaringen. Vid denna tidpunkt fortsätter den applicerade strömmen efter att ha penetrerat folien. Vertikalt över den underliggande beläggningen för att nå den nedre elektroden. Därför, när man utvärderar beläggningskonsistensen hos de positiva och negativa elektrodskivorna AB, kan resistansen hos elektrodskivan testas genom att vika framsidan och baksidan av elektrodskivan.
Figur 4. Jämförelsediagram för elektrodresistans med fem testmetoder för positiva och negativa elektroder
4. Slutsats
I denna tidning harBER-seriens elektrodplåtmotståndsmätareav Yuanneng Technology används för att jämföra resistansskillnaden mellan positiva och negativa elektrodskivor i olika testmetoder. Genom att kombinera teoretisk analys och faktiska mätdata, visar det sig att när det positiva och negativa elektrodskiktet används för testning, kan det användas för att skilja skillnaden mellan AB-sidan av det dubbelsidiga belagda polstycket, denna metod kan användas att utvärdera konsistensen av beläggnings- och valsningsprocessen, och hjälpa till med kvalitetskontrollen av cellproduktionsprocessen.
Referenser
1. Lang Peng, Ren Jian. Tankar om utvecklingen av nyckelprocessutrustning för litiumjonbatterier i mitt land [J]. Specialutrustning för elektronikindustrin. 2009(11): 23-26.
2. Mohit Bajaj, Ravi Prakash, Matteo Pasquali. En beräkningsstudie av effekten av viskoelasticitet på spårbeläggningsflödet av utspädda polymerlösningar[J]. J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2008 (149): 104–123