El método de resistencia del electrodo se usa para evaluar la uniformidad del recubrimiento en la superficie AB de la pieza polar

Baterías de iones de litioson un sistema integral ensamblado a partir de electrodos positivos y negativos, separadores y electrolitos. Cuando la batería está funcionando, se transportan electrones e iones en la microestructura de los electrodos y se producen una serie de reacciones químicas y electroquímicas. Por lo tanto, la conductividad de la pieza polar y la uniformidad de la red conductora son factores importantes que afectan el rendimiento de la batería. Para el proceso de recubrimiento de piezas polares, la mayoría de ellos son recubrimientos de una sola capa de doble cara en la actualidad. Una vez que se completa el recubrimiento del lado A, se lleva a cabo el recubrimiento del lado B. 

El método para evaluar la uniformidad del recubrimiento en ambos lados utiliza principalmente la medición del espesor o la densidad de la superficie, pero cuando la suspensión cambia hasta cierto punto debido a la diferencia en el tiempo de recubrimiento, la uniformidad conductiva de la superficie AB también puede ser diferente. Cómo evaluar más exhaustivamente la uniformidad de la pieza polar de doble cara es la clave para el control de calidad de la pieza polar¹. En este documento, el método de resistencia de la lámina polar se usa para probar diferentes métodos de prueba para distinguir la diferencia entre la superficie AB y, finalmente, se aclara el método de medición que puede distinguir efectivamente la diferencia, que se puede usar para evaluar la consistencia del recubrimiento. y proceso de laminación, y ayuda al control de calidad del proceso de producción de células. 

Figura 1. Rollo de pieza polar de doble cara

1. Equipo experimental y métodos de prueba

1.1Equipo Experimental:modelo BER1300 (IEST), el diámetro del electrodo es de 14 mm, y el equipo se muestra en la Figura 2 (a) y 2 (b).

Figura 2. (a) Aspecto de BER1300; (b) Estructura de BER1300

1.2 Método de prueba: Coloque la pieza polar a probar entre los dos electrodos del medidor de resistencia de la pieza polar, configure la presión de prueba y los parámetros de tiempo de permanencia en el software MRMS, inicie la prueba y el software leerá automáticamente los datos, como el grosor de la pieza polar, la resistencia , resistividad y conductividad.Cada pieza polar se selecciona aleatoriamente de diferentes posiciones para la prueba, y el coeficiente de variación COV (Coeficiente de variación) se calcula de acuerdo con la fórmula (1). Cuanto mayor sea el COV, peor será la uniformidad de la pieza polar.

2. Evaluar la importancia de la uniformidad del revestimiento de superficie AB

2.1 Posibles motivos de las diferencias en el acabado AB

La etapa del proceso de recubrimiento implica muchos parámetros del proceso, cada uno de los cuales afecta de manera diferente a la pieza polar recubierta. Por ejemplo, los parámetros característicos de la suspensión, la suspensión de electrodos son partículas sólidas activas a escala micrométrica, partículas de agente conductor a escala nanométrica suspendidas en la solución aglutinante, las partículas sólidas están sujetas a la gravedad, la fuerza de movimiento browniana, la flotabilidad, etc., Hay sedimentación, movimiento browniano aleatorio, aglomeración, despolimerización y otros procesos de movimiento, por lo que el estado de distribución del agente conductor de la suspensión, las partículas activas y la interacción entre ellos cambiarán inevitablemente, lo que afectará la uniformidad del recubrimiento. Por lo tanto, durante el proceso de recubrimiento, puede haber diferencias en la dirección longitudinal de la pieza polar y la superficie AB, como una densidad de superficie inconsistente, 

Al mismo tiempo, durante el proceso de secado del recubrimiento húmedo del electrodo, cuando el proceso de secado del solvente migra a la superficie de la pieza polar, las partículas del aglutinante y del agente conductor disueltas en el solvente pueden migrar junto con la evaporación del solvente, causando el aglutinante flote y conduzca la electricidad. La distribución del agente también es desigual, especialmente después de recubrir y secar la superficie A, se lleva a cabo el proceso de recubrir la superficie B. Cuando los parámetros de secado de la superficie B son los mismos que los de la superficie A, debido a la influencia del recubrimiento de la superficie A, el recubrimiento húmedo de la pieza polar de la superficie B El estado y la velocidad de secado pueden ser diferentes, lo que puede conducir fácilmente a las diferencias en la superficie AB, especialmente el estado de distribución del aglutinante y el agente conductor,

2.2 Efecto de la diferencia de AB Surface Coating en el rendimiento

La diferencia en el recubrimiento de la superficie AB conducirá inevitablemente a una mala consistencia de la batería, especialmente la diferencia en el recubrimiento de la superficie AB puede generar los siguientes problemas: (1) La densidad de las dos superficies es inconsistente o la tasa de utilización del material activo es inconsistente debido a la diferencia en la conductividad, lo que conduce a la superficie AB real. La relación de capacidad N/P de los electrodos negativo y positivo es diferente, y puede haber un fenómeno de que el litio no se deposite en un lado y el litio se deposite en el otro lado; (2) Debido a la diferencia de conductividad del lado AB, el grado de litiación o el estado de carga en los dos lados de la batería es diferente. Durante el ciclo a largo plazo, la acumulación a largo plazo de diferentes tensiones en la superficie AB provocará grietas en la pieza polar, y el revestimiento se caerá y fallará. Por lo tanto, es de gran importancia evaluar la uniformidad y la diferencia del acabado AB.

3. Análisis de datos

3.1 Introducción de cinco métodos de prueba

Para evaluar la consistencia del recubrimiento del lado AB de la pieza polar de doble cara, usamos cinco métodos de prueba como se muestra en la Figura 3, en los cuales los métodos 1 y 2 consisten en colocar la parte delantera y trasera de la pieza polar en el medio. de los electrodos de prueba superior e inferior, y métodos 3 y 4 Las piezas de los electrodos se doblan en direcciones opuestas y se colocan en el medio de los electrodos de prueba superior e inferior. El método 5 se basa en el método 4. Corte la línea doblada para desconectar las piezas de los electrodos en las esquinas y luego colóquelas en el medio de los electrodos de prueba superior e inferior. Analice la resistencia total medida por los cinco métodos de prueba. 

La ruta de transmisión actual y la fórmula de cálculo se muestran en la Figura 3, incluida la resistencia del revestimiento del lado A o B, la resistencia de la lámina, el electrodo de prueba y el revestimiento del lado A o B Resistencia de contacto de la capa, revestimiento a- resistencia de contacto de lámina y resistencia de contacto de revestimiento a revestimiento. Al ignorar la ligera diferencia entre el recubrimiento de la superficie AB y el estado de la superficie de los electrodos superior e inferior, se puede inferir teóricamente de las fórmulas de cálculo de cada método que no hay una diferencia significativa entre el Modo 1 y el Modo 2, y la diferencia entre El Modo 3 y el Modo 4 provienen principalmente del revestimiento de la superficie A o B. Debido a que la corriente aplicada fluye más en los dos métodos de prueba, optará por penetrar la lámina con una mejor conductividad.

Figura 3. Diagrama esquemático de cinco métodos de prueba de pieza polar de doble cara y fórmula de cálculo de resistencia teórica

3.2 ElectrodoRexistenciaTEsteInorteFheENsí

Seleccione los electrodos positivo y negativo de doble cara respectivamente para probar la resistencia del electrodo de las cinco formas anteriores. Use 25 MPa para probar la presión, mantenga la presión durante 15 s y pruebe 5 puntos paralelos en cada grupo. Los resultados se muestran en la Figura 4. Teniendo en cuenta que puede haber algunas diferencias en la distribución de la uniformidad general de las piezas polares, se puede considerar que los valores de resistencia medidos por las dos primeras formas de colocar las piezas polares al frente y atrás no tienen diferencia , mientras que las dos formas de doblar A boca arriba y doblar B boca arriba, hay una diferencia significativa en el valor de resistencia, y la diferencia entre los dos métodos proviene principalmente de la diferencia en los recubrimientos A y B. Cuando se corta la línea plegada, se puede ver claramente en la Figura 4 (b) y (d) que la resistencia total aumenta más del doble, lo cual es consistente con la explicación teórica. En este momento, la corriente aplicada continúa después de penetrar la lámina. Verticalmente a través del recubrimiento subyacente para alcanzar el electrodo inferior. Por lo tanto, al evaluar la consistencia del revestimiento de las láminas de electrodos positivas y negativas AB, la resistencia de la lámina de electrodos se puede probar doblando la parte delantera y trasera de la lámina de electrodos.

Figura 4. Cuadro de comparación de resistencia de electrodos usando cinco métodos de prueba para electrodos positivos y negativos

4. Conclusión

En este papel, elMedidor de resistencia de lámina de electrodo serie BERde Yuanneng Technology se utiliza para comparar la diferencia de resistencia de las láminas de electrodos positivos y negativos en diferentes métodos de prueba. Al combinar el análisis teórico y los datos de medición reales, se encuentra que cuando se usa la hoja de electrodos positiva y negativa para la prueba, se puede usar para Distinguir la diferencia entre el lado AB de la pieza polar recubierta de doble cara, se puede usar este método para evaluar la consistencia del proceso de recubrimiento y laminado, y ayudar al control de calidad del proceso de producción de células.

Referencias

1. Lang Peng, Ren Jian. Reflexiones sobre el desarrollo de equipos de proceso clave para baterías de iones de litio en mi país [J]. Equipos Especiales para la Industria Electrónica. 2009(11): 23-26.

2. Mohit Bajaj, Ravi Prakash, Matteo Pasquali. Un estudio computacional del efecto de la viscoelasticidad en el flujo de revestimiento de ranuras de soluciones de polímeros diluidos [J]. J. Mecánica de fluidos no newtonianos. 2008 (149): 104–123