Resistencia del electrodo Parámetro de prueba Base de iones
La evaluación de la uniformidad del revestimiento de los electrodos positivo y negativo es un elemento de control importante en el proceso de producción de baterías. Si la uniformidad de las láminas de electrodos después del recubrimiento o laminado es deficiente, afectará significativamente la consistencia del rendimiento de las celdas de back-end. En la actualidad, el método comúnmente utilizado para evaluar la uniformidad del recubrimiento de la pieza polar es principalmente monitorear el grosor, la calidad y la resistencia, entre la selección de parámetros de prueba para la resistencia de la lámina del electrodo (resistencia de la membrana), como la presión de prueba y el tiempo de mantenimiento de la presión. , es extremadamente importante para la estabilidad de los resultados de la medición, este documento propone un parámetro de prueba más apropiado basado en los datos de prueba específicos de la resistencia de la lámina del electrodo, para garantizar la precisión y estabilidad de los datos de prueba.
Figura 1. Diagrama esquemático de la prueba de resistencia de la pieza polar
1. Equipo de laboratorio
Modelo de equipo: BER2500 (IEST), diámetro del electrodo 14 mm. El equipo se muestra en las Figuras 2(a) y 2(b).
2. Análisis de datos
Llevamos a cabo pruebas de espesor y resistencia in situ en los electrodos positivo y negativo después de rodar bajo diferentes presiones (5-60MPa), como se muestra en la Figura 3. Se puede ver en la figura que con el aumento de la presión de prueba, el la resistencia de los electrodos positivo y negativo disminuye continuamente, y el espesor máximo del electrodo positivo cambia en aproximadamente 4 μm, y el espesor máximo del electrodo negativo cambia en aproximadamente 25 μm. Durante la prueba, es necesario no afectar lo más posible el estado de la muestra a probar y, al mismo tiempo, es necesario asegurarse de que el electrodo de prueba esté en estrecho contacto con la muestra. Por lo tanto, recomendamos que la presión de prueba del electrodo positivo sea de 25 MPa y que el electrodo negativo sea de 5 MPa.
Figura 3. Resultados de las pruebas de resistencia y espesor de los electrodos positivo y negativo bajo diferentes condiciones de presión
A continuación, exploramos más a fondo el tiempo de retención de presión adecuado y probamos los datos de resistencia y espesor de los electrodos positivo y negativo bajo la misma presión durante 100 segundos de forma continua, como se muestra en la Figura 4. En la figura se puede ver que a medida que se mantiene el tiempo aumenta, la resistencia de los electrodos positivo y negativo disminuye continuamente, y el grosor máximo del electrodo positivo varía en no más de 1 μm, y el grosor máximo del electrodo negativo varía en aproximadamente 1,5 μm. Durante la prueba, es necesario acortar el tiempo de prueba tanto como sea posible, mejorar la eficiencia de la prueba y, al mismo tiempo, garantizar la estabilidad de los datos de prueba. Por lo tanto, recomendamos que el tiempo de mantenimiento de la presión de los electrodos positivo y negativo se seleccione en 15 s.
Figura 4. Resultados de las pruebas de resistencia y grosor de los electrodos positivo y negativo en diferentes condiciones de tiempo de mantenimiento
Utilizando las condiciones de prueba anteriores, seleccionamos 10 piezas polares positivas para realizar un análisis de MSA en el equipo. Dado que cada posición de la pieza polar no se puede reutilizar después de la prueba, es una prueba destructiva. Elegimos la investigación GR&R anidada, y los resultados se muestran en la Figura 5, que muestra que la repetibilidad y la distinguibilidad del equipo se encuentran en un nivel excelente.
Figura 5. Análisis GR&R del medidor de resistencia de lámina de electrodo
3. Resumen
A través de la exploración de los parámetros de prueba (presión y tiempo de mantenimiento) de la resistencia del electrodo, recomendamos 25 MPa para el electrodo positivo, 5 MPa para el electrodo negativo y un tiempo de mantenimiento de 15 s para ambos, la repetibilidad y distinguibilidad de los datos de resistencia obtenidos. de la prueba bajo esta condición alcanzó un excelente nivel.
4. Materiales de referencia
1.Serena W. Peterson y Dean R. Wheeler, Mediciones directas del transporte electrónico efectivo en electrodos de iones de litio porosos. Revista de la Sociedad Electroquímica, 161 (14) A2175-A2181 (2014).
2. Hiroki Kondo et al. Influencia del Material Activo en la Conductividad Electrónica del Electrodo Positivo en Baterías de Ion-Litio. Revista de la Sociedad Electroquímica, 2019,166 (8) A1285-A1290
3.BG Westphal et al. Influencia de la mezcla en seco y calandrado de alta intensidad en la resistividad relativa del electrodo determinada a través de un enfoque avanzado de dos puntos. Revista de almacenamiento de energía 2017, 11, 76–85