Влияние давления качения на сжатие и проводимость электрода

В контексте устойчивого современного общества и климатических целей технология накопления энергии на батареях стала важным направлением трансформации мировой автомобильной промышленности и устойчивого роста мировой экономики. Литий-ионные батареи (БИБ ) стали одним из основных решений для хранения энергии на потребительском рынке, рынке электроэнергии и хранения энергии из-за их длительного срока службы и высокой производительности. В настоящее время все еще существуют проблемы в снижении производственных затрат, улучшении Производительность и долговечность литий-ионных аккумуляторов. Поэтому очень важно иметь глубокое понимание влияния производственного процесса на батарею и оценку особых потребностей производственного процесса. Будущая тенденция и направление зависят не только от изменения материалов литий-ионных аккумуляторов, но и от производственного процесса. Процесс уплотнения роликами обеспечивает желаемую плотность уплотнения литиевого электродного листа путем предварительной установки размера зазора или силы между двумя роликами. при соответствующей скорости ролика и температуре. Чтобы увеличить емкость батареи, улучшить электронную проводимость и электрохимические характеристики, полюсные наконечники литий-ионных батарей изготавливаются методом прокатки. Углубленное изучение и понимание эволюции микроструктуры электродов в процессе прокатки, а также влияние параметры процесса на окончательную структуру и производительность электрода, помогут более точно контролировать электрод и улучшить общую производительность,

В 2022 году Чжан и ¹ объединили численное моделирование методом дискретных элементов и испытание на прокатку для проведения систематических микроскопических и макроскопических исследований процесса прокатки полюсного наконечника и использовали уравнение Хеккеля в дополнение к модели прогнозирования сжатия электрода. Рисунок 1 представляет собой схему. диаграмма кривой напряжения и смещения полюсного наконечника в процессе сжатия. Выяснено, что деформация полюсного наконечника связана с измельчением частиц, вторичным сплавлением частиц, сжатием связующей сети и деформацией поверхности токосъемника. В то же время полученные данные показывают, что увеличение электронной проводимости связано с улучшением пути проводимости внутри электрода, с одной стороны, и уплотнением контакта между покрытием и токосъемником, с другой стороны. Основываясь на этом исследовании, в этой статье используется оборудование для испытаний на сопротивление полюсных наконечников серии BER2500 для проверки проводимости графитовых полюсных наконечников при различной плотности уплотнения, то есть при различном давлении прокатки. В то же время, сочетая плоскую прессующую конструкцию оборудования для тестирования и анализа характеристик сжатия полюсного наконечника, он обеспечивает новый метод оценки производственного процесса прокатки полюсного наконечника литий-ионного аккумулятора.

Рис. 1. Схематическая диаграмма кривой силы-перемещения полюсного наконечника.

(Зеленые области представляют экспериментальные результаты, серые области представляют результаты моделирования)

Экспериментальное оборудование и методы испытаний

1.1 Экспериментальное оборудование

Модель испытательного оборудования — BER2500 (ИЭСТ ), диаметр электрода — 14 мм, диапазон приложенного давления — 5–60 МПа. Устройство показано на рисунках 2(а) и 2(б).

Рис. 2. (а) внешний вид BER2500 ; (б) Структурная схема BER2500

1.2 Подготовка проб и испытание

1.2.1 После равномерного покрытия суспензии в условиях одной и той же формулы процесса мы используем различные давления, такие как малое, среднее и высокое, для проведения валкового прессования для получения четырех видов уплотненных готовых полюсных наконечников в 1/2/3/4, где давление прокатки полюсного наконечника 1&л ;2&л ;3&л ;4. Плотность уплотнения четырех полюсных наконечников рассчитывается соответственно методом резки-толщины-взвешивания, а плотность уплотнения также показывает 1(1,35 г/см³)&л ;2(1,5 г/см³)&л ;3(1,6 г/см³)&л ;3. (1,6 г/см³) см³)&л ;4 (1,65 г/см³), то есть по мере увеличения давления прокатки плотность уплотнения также имеет тенденцию к увеличению.

1.2.2 В сочетании с оборудованием BER2500 , используя установившийся режим испытаний, с 5-60 МПа, интервалом 5 МПа и выдержкой давления в течение 15 с, сравниваются и испытываются сжатие и сопротивление полюсных наконечников с различной плотностью уплотнения. Конкретный процесс испытания: приложите определенное давление от 5 МПа и удерживайте его в течение 15 с, полюсный наконечник сжимается и одновременно записывайте толщину и сопротивление полюсного наконечника; затем увеличивать давление с интервалом в 5 МПа, после чего записывать толщину и сопротивление полюсного наконечника и так до 60 МПа; затем постепенно уменьшайте прикладываемое давление для разгрузки и записывайте толщину и сопротивление.

Анализ данных

После получения четырех электродов с различной плотностью уплотнения используйте стационарный режим для проведения испытаний на отскок с нагрузкой на сжатие-разгрузку на полюсном наконечнике при различных количественных условиях давления, запишите изменение толщины и используйте точку начального давления 5 МПа в качестве эталона. для расчета деформации толщины. Выполните нормализованные расчеты для получения кривых напряжения-деформации различных полюсных наконечников (как показано на рисунке 3) и суммируйте их деформации (как показано в таблице 1). Из диаграммы результатов видно, что с увеличением давления прокатки полюсного наконечника максимальная деформация, обратимая деформация и необратимая деформация четырех полюсных наконечников постепенно уменьшаются (1>2>3>4), но тенденция к снижению постепенно замедляется. Эта тенденция изменения тесно связана с эффектом наполнения и уплотнения порошка в покрытии полюсного наконечника, включая течение и перераспределение частиц порошка, упругую и пластическую деформацию и дробление. Обычно в процессе каландрирования полюсных наконечников необходимо преодолеть трение, поверхностную силу, упругую деформацию, пластическую деформацию и дробление, чтобы выполнить работу с покрытием электрода для уплотнения электрода.

Состав материала покрытия, разработанного в этом эксперименте, является постоянным. Различное давление прокатки напрямую влияет на поток и перераспределение частиц. Увеличение давления прокатки может преодолеть трение между частицами и заставить частицы располагаться более плотно и соединяться друг с другом. ближе. Более того, по мере увеличения давления прокатки порошок сначала перестраивается и заполняет первоначальное отверстие; после тесного контакта частиц давление продолжает расти, частицы взаимодействуют и упруго деформируются. Когда давление увеличивается на частицу после определенного предела текучести, активные частицы подвергаются пластической деформации, что также является ключевой причиной постепенного увеличения плотности уплотнения с увеличением давления прокатки. В составы полюсных наконечников литий-ионных аккумуляторов обычно также необходимо добавлять функциональные добавки к активному порошку, такие как средства для повышения текучести, связующие вещества, проводящие агенты и т. д., которые также будут влиять на изменение общего состояния полюсного наконечника при различных давлениях. При фактическом производстве полюсных наконечников на полюсный наконечник влияют комплексные факторы, такие как условия процесса, давление ролика, натяжение, скорость и производительность сжатия порошка. Общее давление, установленное в эксперименте в этой статье, относительно невелико, но тенденция производительности сжатия согласуется с фактическим производственным процессом, что может использоваться в качестве эффективного средства оценки процесса. что также повлияет на изменение общего состояния полюсного наконечника при различных давлениях. При фактическом производстве полюсных наконечников на полюсный наконечник влияют комплексные факторы, такие как условия процесса, давление ролика, натяжение, скорость и производительность сжатия порошка. Общее давление, установленное в эксперименте в этой статье, относительно невелико, но тенденция производительности сжатия согласуется с фактическим производственным процессом, что может использоваться в качестве эффективного средства оценки процесса. что также повлияет на изменение общего состояния полюсного наконечника при различных давлениях. При фактическом производстве полюсных наконечников на полюсный наконечник влияют комплексные факторы, такие как условия процесса, давление ролика, натяжение, скорость и производительность сжатия порошка. Общее давление, установленное в эксперименте в этой статье, относительно невелико, но тенденция производительности сжатия согласуется с фактическим производственным процессом, что может использоваться в качестве эффективного средства оценки процесса.

Рис. 3. Кривые напряжения-деформации (сжатие) для четырех типов полюсных наконечников.

Таблица 1. Сводка по четырем видам деформации полюсных наконечников

В процессе прокатки полюсных наконечников литий-ионных аккумуляторов деформация ширины и длины полюсных наконечников очень мала, а прокатка полюсных наконечников может уменьшить толщину покрытия, увеличить плотность уплотнения и улучшить адгезию. покрытие, чтобы стабилизировать структуру электрода и улучшить емкость аккумулятора. Процесс прокатки полюсного наконечника представляет собой процесс, при котором масса на единицу площади почти постоянна, а объем уменьшается. Между частицами, между частицами и токоприемником они объединены связующим. Сжатие в направлении толщины полюсного наконечника является результатом одновременного сжатия токосъемника и покрытия, но изменение толщины токосъемника относительно невелико. Существует также взаимодействие между частицами порошка и токосъемником. В процессе прокатки частицы будут образовывать ямки на токосъемнике, тем самым увеличивая площадь контакта и сцепление между покрытием и токосъемником.

На рисунках 4 и 5 соответственно показаны кривые изменения толщины и кривые изменения удельного сопротивления полюсных наконечников с четырьмя различными плотностями уплотнения при серии приложенных плоских давлений в установившемся режиме. По мере увеличения давления общая толщина полюсного наконечника в целом уменьшается. После определенного давления толщина полюсного наконечника становится стабильной. В то же время полюсный наконечник с большей вероятностью отскочит при низком давлении. Следовательно, при испытании переменным давлением толщина сильно зависит от давления. На кривой удельного сопротивления тренд изменения полюсных наконечников 1 и 2 больше, чем у полюсных наконечников 3 и 4. Это в основном связано с тем, что по сравнению с полюсными наконечниками 1 и 2, контакт между частицами покрытия полюсных наконечников 3 и 4 при большом давлении прокатки и контакт между покрытием и токосъемником более плотный, а изменение общей толщины полюсного наконечника при измерении плоского давления меньше. По сравнению с результатами испытаний удельного сопротивления при различных давлениях, абсолютное значение полюсного наконечника с малым давлением прокатки меньше, чем с большим давлением прокатки, что может быть связано с тем, что изменение направления толщины сплющенного полюсного наконечника облегчает продольную проводимость. полюса лучше. При фактической оценке электронной проводимости для тестирования могут быть выбраны наиболее разумные параметры в сочетании с конкретными потребностями. и изменение общей толщины полюсного наконечника во время плоского измерения давления меньше. По сравнению с результатами испытаний удельного сопротивления при различных давлениях, абсолютное значение полюсного наконечника с малым давлением прокатки меньше, чем с большим давлением прокатки, что может быть связано с тем, что изменение направления толщины сплющенного полюсного наконечника облегчает продольную проводимость. полюса лучше. При фактической оценке электронной проводимости для тестирования могут быть выбраны наиболее разумные параметры в сочетании с конкретными потребностями. и изменение общей толщины полюсного наконечника во время плоского измерения давления меньше. По сравнению с результатами испытаний удельного сопротивления при различных давлениях, абсолютное значение полюсного наконечника с малым давлением прокатки меньше, чем с большим давлением прокатки, что может быть связано с тем, что изменение направления толщины сплющенного полюсного наконечника облегчает продольную проводимость. полюса лучше. При фактической оценке электронной проводимости для тестирования могут быть выбраны наиболее разумные параметры в сочетании с конкретными потребностями. что может быть связано с тем, что изменение направления толщины уплощенного полюсного наконечника облегчает улучшение продольной проводимости полюсного наконечника. При фактической оценке электронной проводимости для тестирования могут быть выбраны наиболее разумные параметры в сочетании с конкретными потребностями. что может быть связано с тем, что изменение направления толщины уплощенного полюсного наконечника облегчает улучшение продольной проводимости полюсного наконечника. При фактической оценке электронной проводимости для тестирования могут быть выбраны наиболее разумные параметры в сочетании с конкретными потребностями.

Рис. 4. Кривые изменения толщины четырех полюсных наконечников.

Рисунок 5. Кривые испытания проводимости четырех полюсных наконечников

Подведем итог

В этой статье,в Оборудование для испытаний измерителей сопротивления полюсных наконечников серии BER2500 используется для проверки характеристик сжатия и проводимости графитовых полюсных наконечников при различном давлении прокатки, что позволяет эффективно различать различия в производительности полюсных наконечников при различном давлении прокатки. В реальном производственном процессе давление прокатки Выбор батареи должен быть разумным в сочетании с конкретной формулой процесса. Увеличивая емкость аккумулятора, он также может эффективно улучшить общие электрические характеристики аккумулятора.