Оценка характеристик сопротивления алюминиевой фольги, покрытой древесным углем

Как носитель проводящих электронов и активных веществ в литий-ионном аккумуляторе коллектор жидкости играет важную роль в конечных характеристиках элемента батареи. Алюминиевая фольга является наиболее часто используемым средством сбора жидкости положительного электрода, чтобы улучшить соотношение электродов, цикл и срок службы на поверхности алюминиевой фольги, покрытой некоторым проводящим покрытием, могут эффективно улучшить контактное сопротивление поверхности сбора жидкости и активных частиц, а также улучшить прочность сцепления активного материала и сбора жидкости, уменьшить количество активных частиц в процесс отслаивания электродного цикла. Покрытие углеродистой алюминиевой фольги обычно включает проводящую сажу, графен, углеродные нанотрубки и т. д. Формула слоя углеродного покрытия, толщина покрытия,и однородность покрытия также повлияет на эффект нижнего покрытия¹.

В этой статье использовался метод испытания на сопротивление листа электрода и анализировалась однородность листа нижнего электрода.

Рисунок 1. Схематическая диаграмма влияния коллектора жидкости с углеродным покрытием на производительность ячейки.¹

I. Экспериментальное оборудование и методы испытаний

1.1Экспериментальное оборудование: полюсный листовой резистор, модель BER1300 , диаметр электрода 14 мм, может прикладывать давление 5~60 МПа. Оборудование показано на рис. 2 (а) и 1 (б).

Рис. 2. (а) Внешний вид BER1300 ; (б) Структурная схема BER1300

1.2 Испытываемые образцы: материалы нижнего покрытия трех составов, две алюминиевые фольги с покрытием различной толщины, пустая алюминиевая фольга, алюминиевая фольга с покрытием и полюсный лист после нанесения активного материала.

1.3 Метод испытания: Вырезать образец куска электрода, подлежащий измерению, в виде прямоугольника размером около 5 см х 10 см, поместить его на стол для образцов, установить такие параметры, как испытательное давление и время удерживания давления в программном обеспечении M среднеквадратичное значение , и начать испытание. Программное обеспечение автоматически считывает толщину куска электрода, сопротивление, удельное сопротивление, проводимость и другие данные.

2. Анализ данных

Испытание различных составов алюминиевой фольги с древесным углем. Толщина пустой алюминиевой фольги составляет 10 м. Толщина двух слоев углеродного покрытия составляет 7 м и 4 м соответственно. Испытанные полюсные резисторы показаны на рисунке. 3 (a) и (b). Можно обнаружить, что сопротивление различных составов алюминиевой фольги, покрытой древесным углем, сильно различается. Доступно от десятков мОм до десятков Ом. Судя по одинаковому сопротивлению в разных положениях однополюсного листа. Однородность алюминиевой фольги с угольным покрытием также сильно различается в зависимости от различных процессов, таких как 4 мР (Ом) -1 и 7 мР (Ом) -1. Это указывает на плохую однородность сопротивления в разных положениях, Это слишком тонкое покрытие. Возможна утечка покрытия или неравномерное распределение углеродных материалов.¹.

Согласно данным рис. 3, в, проводимость пустой алюминиевой фольги является наилучшей. При добавлении слоя углеродного покрытия и активного материала удельное сопротивление полюсного листа, испытанного с использованием принципа двух датчиков, постепенно увеличивается, что показывает, что добавление покрытия приводит к контактному сопротивлению между частицами, что ослабляет проводимость. электронов. Хотя обычно считается, что на поверхности алюминиевой фольги увеличенный слой покрытия улучшит электропроводность электрода, это в основном связано с повышенной шероховатостью поверхности алюминиевой фольги слоя покрытия, что делает частицы активного материала и контакт жидкости лучше, но если толщина покрытия большая или однородность покрытия слишком низкая,

Рис. 3. (а) сопротивление фольги углеродного покрытия 4 м; (б) сопротивление фольги углеродного покрытия 4 м; (в) удельное сопротивление электродов трех различных состояний

Рисунок 4. Схематическая диаграмма морфологии поверхности черной алюминиевой фольги с углеродным покрытием.¹

Одним словом, добавление эффективного промежуточного слоя между активным материалом и собирающей металл жидкостью, помимо улучшения межфазного контактного сопротивления, также имеет следующие потенциальные синергетические преимущества: (1) химически и электрохимически стабильный проводящий слой может служить в качестве эффективный диффузионный барьер, предотвращающий диффузию кислорода, возникающую в результате побочных реакций при разложении электролита и/или реакциях внедрения ионов лития, эффективно предотвращающий образование оксидных слоев на поверхности собирающей металл жидкости, таким образом предотвращающий деградацию; (2) разумно сформулированный проводящий слой имеет хорошую проводимость, могут быть образованы большие площади контактов, низкое сопротивление на границе раздела коллектора жидкости и активного покрытия, это способствует быстрому процессу переноса заряда;

3. Резюме

Древесно-угольная алюминиевая фольга — это своего рода сбор катодной жидкости, постепенно выбираемый различными производителями аккумуляторов. Оценка различных формул и процессов алюминиевой фольги с углеродным покрытием также играет важную роль в развитии сбора жидкости. Тестирование параметров сопротивления алюминиевой фольги с углеродным покрытием может помочь оценить различия в формуле и процессе, а также помогая исследователям литиевых батарей контролировать стабильность процесса нанесения грунтовки.

Справочная документация

1. Бюссон , C, Блин , Массачусетс , Гишар , P., Судан , P., Кронье , O., Гийомар , D., &усилитель ; Лестриез , B. (2018). Загрунтованный токосъемник для высокоэффективного LiFePO4 с углеродным покрытием. электроды без углеродной добавки. Журнал из Власть Источники , 406, 7-17.

2. Чен Пэн , Рен Нин , Джи Сюэмин и др. Применение алюминиевой фольги с угольным покрытием в литий-графитовых / литий-железо-фосфатных батареях [J]. Новый Энергия Прогресс , 2017, 5 (2): 157-162.

3. Ли Минь и др. Влияние углеродистой алюминиевой фольги с покрытием на характеристики литий-железо-фосфатных батарей [J]. Наука и технология хранения энергии, 2020, 9 (6), 1714-1719.