Evaluación de la Uniformidad del Método de Resistencia Colector-Electrodo de Corriente del Cebador

La lámina de cobre y la lámina de aluminio se utilizan como colectores de corriente de los electrodos de las baterías de iones de litio, que pueden conducir electrones y transportar materiales activos. La estabilidad química y electroquímica del colector de corriente también afectará el rendimiento del ciclo, la velocidad y la seguridad de la celda de la batería. El colector de corriente ideal debe tener las siguientes condiciones: alta conductividad, alta estabilidad, unión fuerte, bajo costo, flexible y delgado, etc.¹. Cierto grado de tratamiento de la superficie del colector de corriente, como el tratamiento de rugosidad, el tratamiento de limpieza y la capa inferior de carbón conductor, puede mejorar el rendimiento del colector de corriente y, por lo tanto, mejorar el rendimiento de la celda de la batería. La figura 1 muestra varios métodos comúnmente utilizados en la industria de las baterías de litio. Colector de corriente después del tratamiento superficial. Lámina de aluminio recubierta de carbono, como uno de los colectores de corriente modificada de electrodo positivo más utilizados² en la actualidad, ha mostrado una buena estabilidad en el rendimiento del ciclo celular. Dado que el carbono conductor revestido en la superficie del papel de aluminio es menor, generalmente varias micras, como se muestra en la figura 2, por lo tanto, la uniformidad y la estabilidad del revestimiento de imprimación también deben enfocarse y monitorearse. En este documento, el método de prueba de resistencia del electrodo se utiliza para comparar la diferencia entre la resistencia de la lámina de aluminio después de la imprimación y su correspondiente resistencia del electrodo después del laminado, y luego analizar la uniformidad de la lámina de aluminio recubierta de carbono y su influencia en la resistencia del electrodo

Figura 1. Varios colectores de corriente con tratamiento de superficie comúnmente utilizados en la industria de las baterías de litio (imagen de Internet)

 Figura 2. Diagrama esquemático de la sección transversal del electrodo base revestido

Equipo experimental y métodos de prueba

1.1 Equipo experimental: medidor de resistencia de electrodo, modelo BER1300 (IEST), diámetro del electrodo 14 mm, puede aplicar una presión de 5-60 MPa. El equipo se muestra en la Figura 3(a) y 1(b).

Figura 3. (a) Diagrama de apariencia BER1300; (b) diagrama de estructura BER1300

1.2 Se analizarán cuatro grupos de muestras: lámina de aluminio en blanco, lámina de aluminio recubierta de carbono, electrodo en blanco (lámina de aluminio en blanco + recubrimiento de material activo), electrodo recubierto de carbono (lámina de aluminio recubierta de carbono + recubrimiento de material activo);

1.3 Método de prueba: corte la muestra del electrodo que se va a probar en un tamaño rectangular de aproximadamente 5 cm × 10 cm, colóquelo en la mesa de muestras, configure la presión de prueba, el tiempo de espera y otros parámetros en el software MRMS, inicie la prueba y el software Lee automáticamente el grosor del electrodo, la resistencia, la resistividad, la conductividad y otros datos.

 Análisis de los datos

Los resultados de las pruebas de espesor y resistividad de los cuatro grupos de muestras se muestran en la Figura 4. Se puede ver a partir de los datos de espesor que el espesor de la capa de carbón conductor de la imprimación es de aproximadamente 2,3 µm. Comparación de los valores de StDev del espesor de los cuatro grupos de muestras: lámina de aluminio en blanco≈lámina de aluminio recubierta de carbono

La comparación de resistividad de los cuatro grupos de muestras: lámina de aluminio en blanco Comparación de los valores de resistividad StDev de los cuatro grupos de muestras: hoja de Al en blanco

Figura 4. (a) Cuatro conjuntos de datos de espesor de muestra; (b) Cuatro conjuntos de datos de resistividad de la muestra

Conclusión

El grosor de la capa base es de 2~3 μm y es difícil evaluar su uniformidad solo mediante la medición del grosor. La distribución de resistividad del electrodo de capa inferior se mide con el medidor de resistencia de electrodo BER1300, que puede lograr una buena uniformidad de la lámina de aluminio recubierta de carbono y el electrodo revestido de carbono. Evalúe el rendimiento, lo que ayuda a monitorear y mejorar el proceso de recubrimiento de imprimación.

Referencia

1.Ni Jiangfeng, Zhou Henghui, etc. Investigación sobre colectores de corriente para baterías de iones de litio[J]. Batería, 2005, 32(2): 128-130.

2.Li Junpeng, Dang Haifeng, etc. El efecto del tratamiento superficial del colector de corriente de aluminio en el rendimiento de las baterías de iones de litio [J]. Galvanoplastia y acabado, 2005, 16(005).