Efecto del Contenido de Carbono Conductivo en la Resistencia de Diferentes Niveles de la Batería
Como un nuevo sistema de energía ampliamente utilizado, la batería de iones de litio tiene una amplia gama de perspectivas de aplicación en teléfonos móviles, computadoras, automóviles, almacenamiento de energía y otros campos. En los últimos años, debido a los crecientes requisitos para el rendimiento de carga rápida en varios campos, mejorar el rendimiento del multiplicador de las baterías se ha convertido en la dirección de los investigadores de baterías de litio y la exploración continua. La batería de iones de litio se compone de electrodo positivo y negativo, diafragma, electrolito, cuando se carga la batería, iones de litio del positivo, en apoyo del entorno electrolítico, a través del diafragma incrustado en el ánodo, y el rendimiento de la relación de la batería está relacionado con la resistencia de todo el proceso de migración de iones de litio, para encontrar una manera correcta de reducir la resistencia de cada enlace, necesita personal de investigación diligentemente para explorar.
Agente conductor paraiones de litioEl rendimiento de la relación de la batería ha desempeñado un papel clave, hay muchos estudios relacionados que muestran que puede mejorar la ruta de transmisión electrónica, acelerar la transmisión de carga, mejorar el rendimiento de la batería, pero el agente conductor debido al tamaño y la densidad de las partículas es menor que el activo. El material, cómo garantizar que se disperse uniformemente en la capa espesa y polar, también es el foco de la relación de la batería[1-6]. A través del cambio del contenido de carbono conductor, de polvo, lodo, polo y batería de hebilla, cuatro capas caracterizan el cambio del rendimiento de la resistencia, análisis cualitativo de la influencia de la resistencia del carbono conductor, al mismo tiempo para explorar el contenido de carbono conductor más adecuado. en el rendimiento eléctrico, para el proceso de la batería y los desarrolladores de fórmulas para proporcionar un soporte de método técnico favorable.
1 Materiales y métodos experimentales
1.1 Materiales
Material ternario de níquel-cobalto-manganeso (NCM), carbono conductor (SP), fluoruro de polivinilideno (PVDF), N-metilpartner (NMP), batería de hebilla tipo 2032.
1.2 Instrumento de análisis y prueba
Resistencia de polvo de cuatro sondas (PRCD2100-IEST), modo de cuatro sondas, resistencia de suspensión (BSR2300-IEST), resistencia de lámina polar (BER2500-IEST), los tres equipos anteriores son de Yuan Energy Technology (Xiamen) Co., Ltd.; Probador de batería (CT-4008T-Neware), estación de trabajo electroquímica (DH7001).
1.3 Métodos Experimentales
De acuerdo con la relación de fórmula que se muestra en la Tabla 1, se prepararon cinco grupos de baterías de pasta de cátodo, lámina de electrodo y hebilla. Se utilizaron diferentes equipos de prueba para probar el rendimiento de resistencia de las baterías de suspensión, lámina polar y hebilla respectivamente, y luego se analizó la influencia del cambio en el contenido de carbono conductivo en el rendimiento eléctrico de cada nivel.
Tabla 1 Porcentaje de masa de los cinco grupos de muestras
1.4 Preparación de muestras
Llame a los materiales de acuerdo con la proporción de cada grupo de materiales en la Tabla 1, mezcle la máquina antiespumante mezcladora de alta velocidad durante 11 minutos, y algunos usan la máquina semiautomática para aplicarlos al papel de aluminio. Después del secado, algunas de las partes del poste, la mitad del poste, se usa para ensamblar la batería de hebilla. La batería de hebilla está montada en una guantera de argón, con la hoja polar ternaria positiva y la hoja de litio negativa.
2 Resultados Experimentales y Discusión
2.1 Análisis de la capa de polvo
La resistividad del polvo de los materiales ternarios utilizados y el carbón conductor se probaron respectivamente. En la figura 1 se observa que con el aumento de la presión de prueba, la densidad de compactación de materiales ternarios y carbón conductor aumenta gradualmente, mientras que la resistividad disminuye gradualmente, cuando la densidad de compactación de materiales ternarios es de 3,5 g/cm3.02 En ese momento, la resistividad es de aproximadamente 16,7 Ω * cm, y cuando la densidad de compactación del material de carbono conductor es de 1,0 g/cm3, la resistividad es de aproximadamente 0 * cm. Por lo tanto, en el nivel de polvo, la resistencia del material ternario es 835 veces mayor que la del carbón conductor, y la conductividad del carbón conductor es mucho mejor que la del material ternario, lo que afectará la conductividad de la suspensión y el electrodo posteriores.
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Figura 1: (a) Gráfico de cambio de densidad de compactación de polvo con intensidad de presión de prueba; y (b) Gráfica del cambio de resistividad del polvo con la densidad de compactación
2.2 Análisis del rendimiento de la resistividad en capas de la lechada y la lámina polar
Figura 2 (a) para los resultados de la prueba de cinco grupos de resistividad de la suspensión, como se puede ver en la figura, la resistividad de la suspensión se reduce con el aumento del contenido de carbono conductor, esto se debe a que cuando aumenta el contenido de carbono conductor, en la suspensión suspensión de partículas ternarias entre una conexión de partículas de carbono más conductoras, por lo que la transmisión de electrones entre las partículas es más rápida, la resistividad es menor. La Figura 2 (b) muestra los resultados de la prueba de resistividad del electrodo antes y después de los cinco conjuntos de presión del rodillo. Se puede ver en la figura que la resistividad del electrodo disminuye con el aumento del contenido de carbono conductor, lo que muestra que el aumento del contenido de carbono conductor mejorará significativamente la conductividad electrónica entre las partículas. Además,
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Figura 2: (a) curva de resistividad de cinco grupos de suspensión; y (b) curva de resistividad de cinco grupos de polos
2.3 Análisis de rendimiento de resistencia de la batería de hebilla
Se realizaron la prueba de espectroscopia de impedancia de CA y la prueba de rendimiento del multiplicador de los cinco grupos de baterías de hebilla después de cargar y descargar una activación, y los resultados se muestran en la Figura 3 (a), 3 (b) y 3 (c). En los sistemas de baterías de iones de litio, el rango de frecuencia media a alta en el espectro de impedancia representa la transferencia de electrones y la transferencia de carga, y el rango de frecuencia baja representa la difusión de iones.[7]. Como puede verse en la Figura 3 (b), con el aumento del contenido de carbono de transferencia de la batería del 0% al 3%, la suma de la transferencia de electrones Rs y la resistencia de transferencia de carga Rct también disminuye gradualmente, lo que muestra que la cantidad de carbón conductor agregado tiene un efecto positivo significativo en la mejora de la resistencia de la batería. Además, si solo se compara la resistencia electrónica a alta frecuencia, se verá afectada por la resistencia de contacto de la carcasa de la batería con hebilla y la placa polar, y la tendencia de cambio de los dos primeros grupos no es consistente con el cambio de la contenido de carbono conductivo. De acuerdo con la tasa de retención de capacidad de descarga de relación diferente en la Figura 3 (c), a medida que la relación de descarga aumenta gradualmente a 2,5 C, cuando el contenido de carbono conductor es inferior al 1%, la capacidad de descarga es casi inferior al 2 %, mientras que cuando el contenido de carbono conductor es superior al 1,5 %, la capacidad de descarga de la batería se mantiene por encima del 80 %. Por lo tanto, el contenido apropiado de carbón conductor puede mejorar significativamente el rendimiento del multiplicador de la batería.
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Figura 3 (a) Curva E IS de celdas de cinco grupos; (b) resistencia electrónica y curva de resistencia iónica de celdas de cinco grupos; (c) curva de relación de retención de descarga de multiplicador diferente de celdas de cinco grupos;
3. Conclusión
Este documento de cuatro capas de polvo, lodo, polo y batería de hebilla, respectivamente de cinco grupos de diferentes muestras de contenido de carbono conductor, análisis cuantitativo de rendimiento de resistencia, encontró que el carbono conductor agregado después de una buena conductividad eléctrica que el material ternario, lodo, polo, hebilla conductancia de la batería el rendimiento tiene un cierto grado de mejora, y el contenido apropiado de carbono conductor puede mejorar significativamente el rendimiento del multiplicador de la batería. La investigación de este documento recuerda a los investigadores relacionados con las baterías que pueden evaluar el rendimiento eléctrico desde diferentes niveles y prestar atención al impacto del contenido de carbono conductivo adecuado en el rendimiento del multiplicador de las baterías.
Documentación de referencia
[1] Xu Jieru, Li Hong, et al. Método de prueba y análisis de conductividad eléctrica en la investigación de baterías de litio [J]. Ciencia y tecnología de almacenamiento de energía, 2018,7 (5): 926-955.
[2] Kondo H, Sawada H, Okuda C, et al.Influencia del material activo en la conductividad electrónica del electrodo positivo en baterías de iones de litio [J].Journal of the Electrochemical Society, 2019, 166(8): A1285-A1290.
[3] Nie Lei, Qin Xing, Zhang Na, et al. Investigación sobre batería de iones de litio [J]. Tecnología de suministro de energía, 2019, 43 (4): 562-563.
[4] Westphal BG, Mainusch N, Meyer C, et al. Influencia de la mezcla en seco y el calandrado de alta intensidad en la resistividad relativa del electrodo determinada a través de un enfoque avanzado de dos puntos [J]. Journal of Energy Storage, 2017, 11: 76-85 .
[5] Mainusch N, Christ T, Siedenburg T, et al.Nueva sonda de contacto y método para medir resistencias eléctricas en electrodos de batería [J].Energy Technology, 2016, 4, 1550-1557
[6] Liao Xiaodong, Huang Ju, Wang Ronggui. Efecto del contenido de carbono conductor del cátodo en el rendimiento de las baterías de iones de litio [J]. Dongfang Electric Review, 2013, 27 (105): 4-7.
[7] Zhuang Quanchao, Xu Shoudong, Qiu Xiangyun, et al. Análisis de espectrometría de impedancia electroquímica de baterías de iones de litio [J] Chemical Advances, 2010, 22 (6): 1044-1057.