La tecnología de prueba y la aplicación relacionada de la resistencia de la película polar en la batería de iones de litio

Durante el proceso de carga y descarga de una batería de iones de litio, los iones de litio y los electrones se transportan dentro de la pieza polar de la batería, en donde los iones de litio se transportan a través del electrolito que se llena en los poros del electrodo, y los electrones se transmiten principalmente a través de un tres. Red dimensional compuesta por partículas sólidas, particularmente un agente conductor. La interfaz partícula de material activo / electrolito participa en la reacción del electrodo. Las características de conducción de los electrones tienen una gran influencia en el rendimiento de la batería, lo que afecta principalmente al rendimiento de la batería. En la pieza polar de la batería, los principales factores que afectan la conductividad incluyen la interfaz de unión entre el sustrato de la hoja y el revestimiento, el estado de distribución del agente conductor y el estado de contacto entre las partículas. Midiendo la resistencia de la pieza polar, se puede predecir la uniformidad de la microestructura en la pieza polar, las características de formulación de la pieza polar, las propiedades del material y el rendimiento de la batería. El artículo "Método de prueba de conductividad de la pieza polar de la batería de litio y sus factores de influencia" resume brevemente el método de prueba de conductividad de la pieza polar de la batería y enumera algunos factores que influyen en la conductividad de la pieza polar.

En el proceso de desarrollo de procesos de baterías de iones de litio y monitoreo de calidad, la tecnología de medición de resistencia de electrodos también juega un papel importante. Las materias primas de las baterías de iones de litio son la base. La calidad del material determina directamente el rendimiento de la batería. La conductividad de la materia prima juega un papel decisivo en la resistencia interna y la impedancia de la batería final. Al mismo tiempo, los parámetros de proceso del electrodo y el proceso del núcleo también tendrán un efecto importante en el rendimiento de la batería. Por lo tanto, la resistencia de la película polar se convierte en el vínculo entre el material, el proceso y el rendimiento.

En el desarrollo y evaluación de materiales en polvo de material activo, el desarrollo y optimización de fórmulas de electrodos, el monitoreo de procesos de producción y el análisis de fallas, las pruebas de resistencia de la película polar pueden jugar un papel importante, como:

1. Evaluación completa de la estabilidad de la lechada en el proceso de agitación para recubrir, e identificación de reunificación anormal de agentes conductores;

2. Evaluación de la estabilidad del electrodo (la estabilidad de la resistencia del electrodo) en el proceso de producción;

3. Identificación uniforme de anomalías para electrodo mixto, como electrodo negativo de silicio;

4. Evaluación de la conductividad electrónica para diferentes materiales y formulaciones principales;

5. Evaluación de la conductividad electrónica para diferentes agentes conductores y formulaciones;

6. Evaluación de la conductividad electrónica de diferentes agentes de reticulación y formulaciones;

7. Evaluación de la conductividad electrónica de los revestimientos de fondo funcionales recolectores de fluidos;

8. Análisis de fallas polares para redes conductoras electrónicas;

9. Análisis de resistencia de contacto para la capa de interfaz de materiales de electrodos positivos y negativos.

A continuación se muestran algunos ejemplos prácticos de la aplicación de la prueba de resistencia de la película de la pieza polar.

Caso de aplicación 1: preparación y optimización de tabletas polares (determinación de anomalías de electroconductividad)

La dispersión de agentes conductores en el desarrollo del proceso de electrodos se ve afectada por muchos parámetros de control de procesos complejos, como fórmulas de materias primas, condiciones de mezcla, condiciones de recubrimiento y condiciones de secado. La dispersión de agentes conductores deteriorará en gran medida el rendimiento cinético del núcleo. Es difícil de encontrar a través de métodos de monitoreo como la adhesión polar, la cromaticidad y la apariencia y, a menudo, se pasa por alto, lo que resulta en pérdidas económicas irreparables. La prueba de resistencia de la película polar puede evaluar el estado de distribución del agente conductor. Como se muestra en la Figura 1, la distribución ideal del agente conductor debería ser el agregado suficientemente uniformemente disperso y revestido sobre la superficie de las partículas de sustancia activa para asegurar que los electrones puedan transferirse al electrodo. / Interfaz electrolítica en todas partes, participa en la reacción del electrodo. Después de probar los datos de resistencia de la película polar en la producción de la película polar, después de acumular una cierta cantidad de datos a través del proceso normal, se puede determinar el rango de control de la resistencia de la membrana. En la Figura 1, se puede ver que la resistencia del electrodo aumenta significativamente cuando se reúne el agente conductor. Cuando hay una dispersión anormal de agente conductor en un lote, se puede identificar fácilmente por la resistencia de la película y eliminar el producto defectuoso.

Caso de aplicación 2: Evaluación del desarrollo del proceso de láminas de revestimiento

Es una innovación tecnológica revolucionaria utilizar un revestimiento funcional para el tratamiento superficial del sustrato conductor de la batería. El recubrimiento de papel de aluminio al carbono consiste en recubrir de manera uniforme y delicada el papel de aluminio con grafito nanoconductor disperso y partículas recubiertas de carbono. Puede proporcionar una excelente conductividad estática y recolectar microcorrientes de sustancias activas, lo que puede reducir en gran medida la resistencia de contacto entre el material y el agregado y puede aumentar la adhesión entre los dos. Se puede reducir el uso de aglutinantes y se puede mejorar significativamente la estabilidad de la interfaz. Se mejora la estabilidad del ciclo largo de la batería de iones de litio y se mejora considerablemente el rendimiento general de la batería. El fluido colector y la correspondiente resistencia polar del recubrimiento se pueden probar de manera efectiva y se pueden distinguir las resistencias de cada parte para brindar una fuerte garantía para el desarrollo de la tecnología. La prueba de resistencia del electrodo puede medir eficazmente y distinguir con precisión las diferencias causadas por el diseño de micro-revestimiento. Como se muestra en la Figura 2, cuando se aplica el recubrimiento de fondo líquido, la resistencia de la película polar correspondiente a los diferentes procesos de recubrimiento es diferente. Estos datos pueden evaluar eficazmente la formulación y el proceso del revestimiento de lámina y evaluar el rendimiento del revestimiento funcional.

Caso de aplicación 3: Evaluación de la fiabilidad del almacenamiento polar

En el caso de los materiales a base de níquel, se producen reacciones espontáneas en la superficie de las partículas, el Ni3 + se convierte en Ni2 + y se libera O2. Cuando los materiales con alto contenido de níquel (NMC 622, NMC811, NCA, etc.) se exponen al aire, es más fácil absorber dióxido de carbono y agua en el aire, y la reacción forma las capas de Li2CO3 y LiOH en la superficie de las partículas. . La alta proporción de Ni en el material y el valor de PH más alto son, mientras que Li2CO3 y LiOH consumen Li en el material y no tienen actividad electroquímica. Por lo tanto, la capacidad se atenuará y la superficie densa de Li2CO 3 dificultará la difusión de Li y afectará el rendimiento de la batería. LiOH también reacciona con PVDF y LiPF6, lo que afecta negativamente la tecnología y el rendimiento de la batería. La reacción de los materiales con el aire se llevará a cabo en todo el proceso de conservación de la materia prima, preparación de electrodos, almacenamiento polar, etc. Por lo tanto, para materiales con alto contenido de níquel se requiere un estricto control ambiental desde las materias primas hasta todo el proceso de producción de la batería. Al estudiar el valor de resistencia de la película después de que el electrodo se almacena en una humedad diferente, se puede producir el soporte de datos para determinar el tiempo de control del proceso. La figura 3 es un ejemplo de la evolución de la resistencia de la membrana de almacenamiento del electrodo NMC 811 en diferentes entornos. A partir de esto, se puede ver que cuanto menor es la humedad de almacenamiento de los electrodos 811, más estable cambia la resistencia de la película. Por lo tanto, la humedad del control de producción del sistema 811 debe ser lo más baja posible.

Caso de aplicación 4: Evaluación anormal del lote entrante de materia prima

La gestión de la calidad de importación de la resistencia de la película polar, como método de detección de material entrante, puede reducir el riesgo de producción, mejorar la eficiencia de la producción y la fiabilidad del producto. La Figura 4 es un caso real en el que un lote de producción comienza a aumentar la anomalía de DCR (70% SOC) del núcleo. En respuesta a esta anomalía, se extraen diferentes lotes de materiales de electrodos positivos (incluidos los grupos normales y anormales) para medir la resistencia de los electrodos. Se encontró que la resistencia del electrodo del grupo de material entrante anormal era significativamente mayor que la del grupo normal.

Aplicación 5: Estimación de la conductividad de revestimientos polares

Con base en el valor de resistencia del diafragma, la conductividad real del material se puede calcular mediante un ajuste lineal para proporcionar una garantía técnica para el desarrollo del producto. Como se muestra en el caso real en la Figura 5, se puede ver que: (1) Existe una relación lineal clara entre la resistencia del diafragma positivo LCO y el peso del revestimiento (espesor) del electrodo; (2) Mediante el ajuste lineal de la resistencia a la misma presión de prueba, la conductividad de la sustancia activa del cátodo se puede calcular como 2,73 S / m.

Caso de aplicación 6: Análisis de la resistencia polar y la sensibilidad a la presión en diferentes ciclos de vida

Cuando se utilizan dos métodos de sonda para probar la resistencia general del electrodo, la presión de carga de prueba tendrá un cierto impacto en los resultados. En general, la presión de carga de la prueba aumenta, la resistencia de la membrana del electrodo disminuye y, después de alcanzar un cierto valor, los resultados de la prueba son independientes de la presión. Después de la presión del rodillo, el electrodo nuevo después de ensamblar la batería y la placa polar que se somete a diferentes ciclos, muestran diferentes valores de resistencia y prueban las diferencias de sensibilidad a la presión de carga durante los diferentes ciclos de vida, y las diferencias de sensibilidad a la presión a través del diafragma. Se puede calcular la variación del espesor de expansión de diferentes Polaroids de ciclo de vida, lo que proporciona un nuevo método de medición y caracterización para la evaluación de Polaroid y baterías de litio.

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