Litiumjonbatteri Polstycke Formel och processutvärdering-batteri Elektrodresistansmetod

Som en viktig mellanprodukt i produktionsprocessen av litiumjonbatterier måste poldelar anta tillförlitliga övervakningsmetoder för att säkerställa deras utmärkta prestanda och stabilitet. Cykel, hastighet, säkerhet och annan prestanda. Polstycket innehåller aktiva material, ledande medel och bindemedel. För att öka energitätheten hos litiumjonbatterier blir andelen aktiva material högre och högre, men påverkan av lämplig andel av ledande medelinnehåll och typen av ledande medel på batterihastighetens prestanda är också 2- 7 som inte kan ignoreras. I rullningsprocessen för stolpstycket är det också en stor utmaning för FoU-personal att ställa in ett lämpligt rullningstryck för att säkerställa att komprimeringsdensiteten för stolpstycket ligger inom ett lämpligt intervall, 

I detta dokument används polstyckets motståndsmetoden för att utvärdera påverkan av innehållet av det ledande medlet i polstycket och packningsdensiteten på polstyckets elektroniska ledningsförmåga, vilket ger starkt stöd för forsknings- och utvecklingspersonalen att bestämma den optimala formeln och processparametrarna.

1.Experimentell utrustning och testmetoder

1.1Experimentell utrustning: Elektrodmotståndsmätare, modell BER1300 (IEST), elektroddiameter 14 mm, kan applicera tryck 5~60MPa. Anordningen visas i figurerna 1(a) och 1(b).

Figur 1. (a) Utseende på BER1300; (b) Struktur för BER1300

1.2 Testmetod: Skär polstycket som ska testas till en rektangulär storlek på cirka 5 cm × 10 cm, placera den på provbordet, ställ in testtrycket, tryckhållningstiden och andra parametrar på MRMS-mjukvaran, starta testet och mjukvaran kommer automatiskt att läsa av tjockleken på polstycket, resistans, resistivitet, konduktivitet och andra data.

2. Dataanalys

2.1 Effekt av ledande kolinnehåll i det positiva elektrodskiktet

För det positiva polstycket, på grund av den dåliga ledningsförmågan hos det aktiva materialet i sig, är tillsats av en viss andel ledande medel utan tvekan en"skicka kol i snön"för att förbättra ledningsförmågan hos polstycket. Ändra innehållet av ledande kol i det ternära polstycket till 1 %, 3 %, 5 % respektive 7 % och håll övriga processparametrar oförändrade. Använd BER1300 för att testa polstyckets resistivitet. Testtrycket är inställt på 25MPa och hålltiden är 25s. De parallella proverna testades 5 gånger, och resultaten visas i figur 2. Genom att använda minitab för att analysera variansen av resistiviteten för fyra grupper av polstycken med olika ledande kolinnehåll kan man se från testresultaten att P<0,05 visar att resistiviteten för de fyra grupperna av polstycken har signifikanta skillnader, och det kan ses av förändringsregeln för medelvärdet att eftersom det ledande kolet När halten ökar minskar resistiviteten hos den ternära polbiten gradvis. När den ledande kolhalten är större än 5 %, minskar resistiviteten med en liten mängd. Forsknings- och utvecklingspersonalen kan bestämma det optimala ledande kolförhållandet enligt kraven på batteriets energitäthet. 

Figur 2. Variansanalys av resistivitet för fyra grupper av ternära polstycken med olika ledande kolinnehåll

2.2 Påverkan av innehållet i den ledande agenten i den negativa polen

I det negativa elektrodskiktet, eftersom grafitmaterialet i sig har bättre ledningsförmåga, är tillsats av ett ledande medel med bättre ledningsförmåga"grädde på moset". Ändra innehållet av kolnanorör i grafitpolstycket till 2 %, 3 % respektive 4 %, håll övriga processparametrar oförändrade, använd BER1300 för att testa resistiviteten hos polstycket, ställ in testtrycket till 25MPa, håll trycket i 25s, och testa parallellt 5 gånger, resultatet visas i figur 3. Genom att använda minitab för att analysera variansen av resistiviteten för de tre grupperna av polstycken med olika kolnanorörsinnehåll, kan man se från testresultaten att P< 0,05 visar att det finns signifikanta skillnader i resistiviteten för de tre grupperna av polstycken. Med ökningen av tillsatsinnehållet minskar grafitelektrodarkets resistivitet nästan linjärt, vilket indikerar att tillsatsen av kolnanorör kan förbättra elektrodskivans elektroniska ledningsförmåga.

Figur 3. Analys av resistivitetsvarians för tre grupper av grafitpolstycken med olika innehåll av ledande medel

2.3 Inverkan av komprimeringstätheten för polstycket

Komprimeringsdensiteten påverkar polstyckets porositet och slingrande, och påverkar sedan polstyckets elektronkonduktans och jonkonduktans. Olika tryck appliceras på de 4 typerna av positiva polstycken, och de andra parametrarna är desamma, och polstycken med olika packningsdensiteter kan erhållas. BER1300 används för att testa resistiviteten hos polstyckena. Testtrycket är inställt på 5MPa, hålltiden är 25s och parallella prover testas 5 gånger. , och resultatet visas i figur 4. Från förändringstrenden av resistivitet minskade resistiviteten för de fyra poldelarna med ökningen av packningsdensiteten, men kurvornas lutning var olika. För litiumkoboltoxid (LCO) polstycken, när packningsdensiteten når 3,3 g/cm3, är minskningen i resistivitet inte signifikant,

Figur 4. Variansanalys av resistiviteten hos fyra grupper av positiva polstycken under olika packningsdensiteter

3.Sammanfatta

I detta dokument används polstycksresistansmetoden för att utvärdera påverkan av innehållet i det ledande medlet och packningsdensiteten på polstyckets elektroniska konduktans i litiumjonbatteriets polstycke. Baserat på plåtens elektriska ledningsförmåga kan forskare ytterligare bestämma den optimala formeln och processparametrarna i kombination med kraven på batteriets energitäthet och jonkonduktans.

Referenser

1. IEST,"En ny metod för övervakning av elektrodstabilitet och enhetlighet", https://mp.weixin.qq.com/s/O3wwYuhkY3XspeDDE5qczQ.

2. Xu Jieru, Li Hong, et al. Konduktivitetsmätning och analysmetod i litiumbatteriforskning [J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(5) 926-955.

3. Hiroki Kondo et al. Det aktiva materialets inverkan på den positiva elektrodens elektroniska ledningsförmåga i litiumjonbatterier[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2019,166 (8) A1285-A1290.

4. BG Westphal et al. Inverkan av högintensiv torrblandning och kalandrering på den relativa elektrodresistiviteten bestämd via en avancerad tvåpunktsmetod[J]. Journal of Energy Storage 2017, 11, 76–85.

5. Rinaldo Raccichini, Alberto Varzi, Stefano Passerini och Bruno Scrosati，Grafens roll för elektrokemisk energilagring[J]，Nature Materials, 2015, 3, 14.

6. Wu Xiangkun, Zhan Qiushe, Zhang Lan, Zhang Suojiang. Mikrostrukturoptimering och kontrollerbar förberedelseteknik framsteg för litiumbatteripolstycket [J]. Applied Chemistry, 35(9): 1076-1092.

nr .