Анализ корреляции между сопротивлением литиевого электрода и уплотнением ролика
И
Сопротивление электродной пластины представляет собой электронную проводимость электродной пластины, и этот параметр тесно связан с плотностью уплотнения, пористостью, составом и т. д. Когда полюс в процессе подготовки, после различного давления ролика, изменится шероховатость поверхности и уплотнение. Плотность полюса контакта между активными частицами в полюсе проводимости и улучшение объемной плотности энергии ячейки имеет определенный положительный эффект, но в процессе роликового давления частицы в полюсе помимо продольного выдавливания также за счет боковая сила сдвига, может привести к перегруппировке частиц.
При проверке электродного сопротивления электрода верхний и нижний электроды располагаются перпендикулярно поверхности электрода, а приложенный электрический сигнал проходит перпендикулярно через полюсную поверхность другой стороны электрода, с одной стороны измеряется проводимость сами частицы, с другой стороны, также включает контактное сопротивление между частицами и частицами. Поэтому с увеличением плотности уплотнения катка, положительные и отрицательные электроды разной системы.
1. Экспериментальное оборудование и методы испытаний
1.1 Экспериментальное оборудование:Анализатор сопротивления электродов аккумуляторной батареи，BER1300 &NBSP ;(ИЭСТ ), диаметр электрода 14 мм, может применяться давление 5 ~ 60 МПа.&NBSP ;
Оборудование показано на рис. 1 (а) и 1 (б).
Рис. 1. (а) диаграмма внешнего вида BER1300 ; (б) Структурная схема BER1300
1.2 Подготовка проб:Однополюсный лист подготовлен, соотношение суспензии соответственно, отрицательный порошок: СП : СМС = 90: 5: 5, положительный порошок: СП : ПВДФ = 96,5: 1,5: 2, после покрытия и сушки используйте роликовый пресс с разным давлением ролика давления , подготовьте различную плотность уплотнения полюсной пластины.
1.3 Метод испытаний:Отрежьте кусок электрода, который нужно измерить до и после давления ролика, на прямоугольник размером около 5 см х 10 см, поместите его на стол для образцов и установите такие параметры, как испытательное давление и время удерживания давления в программном обеспечении M среднеквадратичное значение , чтобы начать измерение. тест. Программное обеспечение автоматически считывает данные о толщине электрода, сопротивлении, удельном сопротивлении и проводимости.
2. Анализ данных
Испытание на сопротивление проводится до одностороннего положительного и отрицательного давления листового валика и после различных давлений валика, и результаты данных показаны на рисунке 2. Из тенденции результатов, с плотностью уплотнения валика, и только выше 1,63 г / Условия плотности уплотнения см³, плотность уплотнения тройной пластины НКМ составляет 1,60 г/см³, соответствующее удельное сопротивление относительно невелико, после давления ролика удельное сопротивление показывает тенденцию к первому подъему и снижению, оксид лития-кобальта LCO и литий Тенденция удельного сопротивления электрода фосфата железа L ФП аналогична трем до первой точки плотности уплотнения после того, как рулон не отличается.
Внутренние электроны покрытия электрода батареи также в основном передаются через частицы твердого порошка, включая проводимость активных частиц, самих частиц проводящего агента, связанную со структурой материала и контактным сопротивлением между твердыми частицами, контактным сопротивлением между активными частицами, и между активными частицами, и между частицами проводящего агента. Для положительного электрода электронная проводимость активного материала намного ниже, чем у частиц проводящего агента, а проводимость активной частицы практически незначительна. Сам графитовый отрицательный электрод также обладает хорошей электропроводностью, и как активные частицы, так и проводящий агент являются основным путем электронной проводимости. Для контактного сопротивления между частицами&NBSP ;
Давление ролика почти не изменяет удельное сопротивление активного материала и самого проводящего агента, а изменяет только площадь контакта частиц и состояние границы раздела, вызванное перегруппировкой частиц, что влияет на сопротивление границы раздела. Кроме того, в дополнение к процессу сопротивления испытания сопротивления электродной пластины, испытанное сопротивление покрытия электродной пластины также включает сопротивление поверхности раздела покрытия и коллектора жидкости, а также контактное сопротивление между зондом и покрытием и т. д. Обычно считается, что давление ролика увеличивает плотность уплотнения покрытия, увеличивая площадь контакта между частицами, тем самым увеличивая проводимость. Однако реальные результаты испытаний более сложны. Следующий,
Рис. 2. Диаграмма тренда сопротивления полюсного листа до и после различных давлений положительного и отрицательного полюсного валика
При наблюдении с помощью СЭМ поперечного сечения трех графитовых полюсных листов с различной плотностью уплотнения можно увидеть, что с увеличением давления ролика исходная поперечная структура графитовых листов имеет тенденцию располагаться параллельно. Для графитовых материалов его кристаллическая структура состоит из параллельного расположения слоя углеродного шестиугольного листа, разделенного на плоскую и торцевую поверхности, большая часть ионов лития внедрена в графитовый слой с торцевой поверхности. Кроме того, атомы углерода между графитовым слоем объединены с тремя электронами ковалентными связями гибридизации СП2 , а оставшийся один π-электрон может свободно перемещаться, чтобы иметь хорошую электронную проводимость, но он обладает значительной анизотропией и имеет хорошую электронную проводимость вдоль направление уровня,&NBSP ;
Следовательно, когда лист графитового электрода проходит через давление валика, больше плоскостей параллельны поверхности листа электрода, что затрудняет проникновение тока, перпендикулярного листу электрода, приложенного во время испытания сопротивления листа электрода, через покрытие листа электрода в продольном направлении. поэтому сопротивление будет увеличиваться с увеличением давления ролика. С другой стороны, по мере увеличения плотности уплотнения контакт между частицами графита и частицами проводящего агента становится более плотным, что снижает сопротивление, и две пары влияют на сопротивление электродного листа. Следовательно, влияние фактического процесса давления ролика на сопротивление полюсного листа очень сложное. который необходимо проанализировать в сочетании с конкретными морфологическими характеристиками материала и микроструктурой полюсного листа. С одной стороны, сопротивление электрода можно проанализировать по характеристикам электронной передачи в сочетании с микроструктурой; с другой стороны, тест сопротивления электродов может описывать однородность одной и той же группы электродов для оценки однородности сопротивления электродов.
Рис. 3. Схема сечения графитового электродного листа с разной плотностью уплотнения
Рис. 4. Кристаллическая структура и морфологическая диаграмма графита¹
Для трех наборов положительных электродов измеренное сопротивление электродов после меньшего давления прижимного ролика больше, чем сопротивление полюсной пластины до давления ролика. Как описано выше, электронная проводимость электродной пластины в основном формируется за счет электронной проводимости между частицами проводящего агента, при приготовлении суспензии проводящий агент, равномерно диспергированный в растворителе, образует более взаимосвязанную трехмерную сеть передачи электронов, последующее покрытие и процесс сушки, структура сети проводящего агента 3 D поддерживает хорошую связь, хотя плохой контакт между активными частицами, но сеть проводящего агента делает электрод хорошей электронной проводимостью, низким сопротивлением электрода. Сеть электронной передачи проводящего агента нарушается при более низком давлении ролика, что приводит к увеличению сопротивления полюсов. В сочетании с тремя различными давлениями роликов карты топографии поверхности тройного электрода и диаграммы распределения углерода на поверхности можно сделать вывод, что после давления ролика, нанесенного на поверхность активных частиц проводящих молекул углерода, может не прокатывать экструзия поперечной силы сдвига под давлением, отсоединенная между проводящим агентом. частицы, не могут проводить электрон проводимости, поэтому сопротивление будет сравниваться до того, как сопротивление пластины ролика увеличится.
Кроме того, это также может быть связано с постоянно уменьшающейся шероховатостью поверхности полярного листа, как показано на рисунке 5. Поскольку сопротивление электрода, измеренное по принципу измерения сопротивления электрода верхнего и нижнего датчиков, неизбежно содержит контактное сопротивление между верхним и нижним датчиками. нижние электроды и поверхность электрода, если шероховатость поверхности электрода становится меньше, контакт между испытательным электродом и поверхностью электрода ухудшается, а контактное сопротивление становится большим, поэтому измеренное общее сопротивление становится большим.
По мере дальнейшего увеличения давления ролика активные частицы еще больше уплотняются, а проводящие частицы углерода тесно контактируют друг с другом, образуя повторно соединенную трехмерную сеть, поэтому полярное сопротивление уменьшается. Таким образом, давление ролика положительного полюса должно обеспечивать большее давление ролика, в противном случае небольшое давление ролика разрушит электронную проводящую сеть, увеличит сопротивление электрода, что не способствует производительности батареи. Кроме того, при проверке сопротивления электродной пластины положительной электродной пластины состояние поверхности электродной пластины должно быть максимально сохранено, чтобы можно было сравнить влияние различных формул процесса на сопротивление электродной пластины.
Рисунок 5. Тренд шероховатости поверхности трех листов положительного электрода
Рис. 6. Поверхностная ЭМ и распределение углерода трех тройных пластин.
3. Резюме
В данной работе было охарактеризовано сопротивление листов положительного и отрицательного электродов с различной плотностью прокатки и установлено, что сопротивление положительного и отрицательного электродов изменялось с увеличением уплотнения прокатки. Максимальное значение связано с ориентацией полюсного наконечника, при этом сопротивление положительного электрода сначала увеличивается, а затем уменьшается при качении, что связано с электрон-транспортным путем трехмерной сети проводящего агента полюса. детали и шероховатость поверхности. Следовательно, при использовании метода сопротивления полюсного наконечника для оценки разницы в проводимости положительного и отрицательного полюсных наконечников и однородности проводимости,
4. Справочный материал
1. Хенрик Лайдер Андерсен, Лиза Джуанди, Уттам Миттал, Нирадж Шарма, Стратегии анализа функции графитового электрода, реклама . Энергетические мат., 2021, DOI :10.1002/аэнм .202102693
2.Хироки Кондо и др. Влияние активного материала на электронную проводимость положительного электрода в литий-ионных батареях [J]. Журнал Электрохимического общества, 2019 г., 166 (8) A1285-A1290.
3.Б.Г. Вестфаль и соавт. Влияние высокоинтенсивного сухого смешивания и каландрирования на относительное удельное сопротивление электрода, определенное с помощью расширенного двухточечного подхода[J]. Журнал накопления энергии 2017, 11, 76–85.