Esquema de prueba de electrodos de batería de litio IEST
Uniformidad del electrodo
En el proceso de fabricación de baterías de almacenamiento de energía, la uniformidad del recubrimiento de los electrodos es un parámetro importante que debe controlarse en las primeras etapas de la producción de la celda. También es una de las propiedades cruciales que afectan el rendimiento cíclico y la consistencia de las baterías de almacenamiento de energía. La etapa del proceso de recubrimiento involucra muchos parámetros del proceso y cada parámetro puede tener diferentes efectos en la uniformidad del recubrimiento del electrodo. Por ejemplo, en términos de características de la suspensión, la suspensión del electrodo consiste en partículas sólidas activas de tamaño micrométrico y partículas de agente conductor de tamaño nanométrico suspendidas en una solución aglutinante. Las partículas sólidas están sujetas a fuerzas como la gravedad, el movimiento browniano y la flotabilidad, lo que lleva a procesos como la sedimentación, el movimiento browniano aleatorio y la agregación-desagregación. Como resultado, el estado de distribución de los agentes conductores de la suspensión y las partículas activas, así como sus interacciones, inevitablemente sufren cambios que pueden afectar la uniformidad del recubrimiento.
La dispersión de los materiales principales, agentes conductores y aglutinantes en las láminas de electrodos positivos y negativos de las baterías de almacenamiento de energía está influenciada por numerosos parámetros complejos de control de procesos mencionados anteriormente. La dispersión no uniforme del material puede deteriorar significativamente el rendimiento dinámico de la celda, pero a menudo es difícil de detectar mediante métodos de monitoreo convencionales, como la apariencia del electrodo o la fuerza de adhesión. Con frecuencia se pasa por alto, lo que provoca pérdidas irreparables. Utilizando elProbador de resistencia de electrodos serie IEST BERpara monitorear los cambios en la resistencia de los electrodos en diferentes lotes o ubicaciones puede identificar rápidamente variaciones del proceso en los extremos de los electrodos. Esto ayuda en el control de calidad en el proceso de producción de celdas de batería y proporciona un medio eficaz para la validación del proceso.
Módulo de compresión de electrodos
El módulo de compresión del electrodo es un parámetro crítico en el que se centran los diseñadores de celdas de baterías de almacenamiento de energía y los ingenieros de procesos de fabricación. Si el diseño de rebote de la celda de almacenamiento de energía no es preciso, puede resultar en una apariencia deficiente de la celda, lo que lleva a productos desechados. Si el diseño de rebote del espesor del producto final no es preciso, puede provocar que las células sean demasiado gruesas o demasiado delgadas, lo que no cumplirá con los requisitos del cliente.
El probador de resistencia de electrodos de desarrollo propio de IEST (BER2500) se puede utilizar para medir el módulo de compresión y el rebote del espesor de los electrodos. Como se muestra en la figura, seleccionamos cuatro electrodos con diferentes densidades de compactación para la validación del módulo de compresión. Se puede observar que a medida que aumenta la presión del rodillo sobre los electrodos, la deformación máxima, la deformación reversible y la deformación irreversible de los cuatro electrodos disminuyen gradualmente (1> 2 > 3 >4), pero la tasa de disminución se desacelera gradualmente. Esta tendencia cambiante está estrechamente relacionada con los efectos de llenado y compactación de las partículas de polvo en el recubrimiento del electrodo, incluido el flujo y reordenamiento de las partículas de polvo, la deformación elástica y plástica y la fragmentación. Normalmente, el proceso de calandrado de electrodos implica superar fuerzas como fricción, tensión superficial, deformación elástica, deformación plástica y rotura para compactar el recubrimiento del electrodo. La selección inadecuada de la densidad de compactación no sólo afecta la estabilidad y el rendimiento del proceso de ensamblaje intermedio en las baterías de almacenamiento de energía, sino que también influye en la expansión de la celda y el rendimiento electroquímico de las baterías de litio en las etapas posteriores.