Fórmula de la pieza polar de la batería de iones de litio y evaluación del proceso: método de resistencia del electrodo de la batería

Como un producto intermedio importante en el proceso de producción de baterías de iones de litio, las piezas polares deben adoptar métodos de monitoreo confiables para garantizar su excelente rendimiento y estabilidad. Ciclo, velocidad, seguridad y otras prestaciones. La pieza polar contiene materiales activos, agentes conductores y aglutinantes. Para aumentar la densidad de energía de las baterías de iones de litio, la proporción de materiales activos es cada vez mayor, pero la influencia de la proporción adecuada de contenido de agente conductor y el tipo de agente conductor en el rendimiento de la batería también es 2- 7 que no se pueden ignorar. En el proceso de laminación de piezas polares, también es un gran desafío para el personal de I+D establecer una presión de laminación adecuada para garantizar que la densidad de compactación de la pieza polar esté dentro de un rango adecuado. 

En este documento, el método de resistencia de la pieza polar se usa para evaluar la influencia del contenido del agente conductor en la pieza polar y la densidad de compactación en la conductividad electrónica de la pieza polar, lo que proporciona un fuerte apoyo para que el personal de investigación y desarrollo determinar la fórmula óptima y los parámetros del proceso.

1. Equipos experimentales y métodos de prueba

1.1Equipo experimental: Medidor de resistencia de electrodo, modelo BER1300 (IEST), diámetro del electrodo 14 mm, puede aplicar una presión de 5~60 MPa. El dispositivo se muestra en las Figuras 1(a) y 1(b).

Figura 1. (a) Aspecto de BER1300; (b) Estructura de BER1300

1.2 Método de prueba: corte la pieza polar que se probará en un tamaño rectangular de aproximadamente 5 cm × 10 cm, colóquela en la plataforma de muestra, establezca la presión de prueba, el tiempo de mantenimiento de la presión y otros parámetros en el software MRMS, inicie la prueba y el El software leerá automáticamente el grosor de la pieza polar, la resistencia, la resistividad, la conductividad y otros datos.

2. Análisis de datos

2.1 Efecto del contenido de carbón conductor en la lámina de electrodo positivo

Para la pieza polar positiva, debido a la mala conductividad del propio material activo, añadir una determinada proporción de agente conductor es sin duda una"enviar carbón en la nieve"para mejorar la conductividad de la pieza polar. Cambie el contenido de carbón conductor en la pieza polar ternaria al 1 %, 3 %, 5 %, 7 % respectivamente, y mantenga los demás parámetros del proceso sin cambios. Use BER1300 para probar la resistividad de la pieza polar. La presión de prueba se establece en 25 MPa y el tiempo de mantenimiento es de 25 s. Las muestras paralelas se probaron 5 veces y los resultados se muestran en la Figura 2. Usando minitab para analizar la varianza de la resistividad de cuatro grupos de piezas polares con diferentes contenidos de carbono conductivo, se puede ver a partir de los resultados de la prueba que P<0.05 muestra que la resistividad de los cuatro grupos de piezas polares tiene diferencias significativas, y se puede ver a partir de la regla de cambio del valor medio que a medida que aumenta el contenido de carbono conductor, la resistividad de la pieza polar ternaria disminuye gradualmente. Cuando el contenido de carbono conductor es superior al 5%, la resistividad disminuye en una pequeña cantidad. El personal de investigación y desarrollo puede determinar la proporción óptima de carbono conductivo de acuerdo con los requisitos de densidad de energía de la batería. 

Figura 2. Análisis de varianza de la resistividad de cuatro grupos de piezas polares ternarias con diferentes contenidos de carbono conductor

2.2 Influencia del Contenido de Agente Conductivo en la Pieza del Polo Negativo

En la lámina de electrodos negativos, dado que el material de grafito en sí tiene una mejor conductividad, se recomienda agregar un agente conductor con una mejor conductividad."guinda del pastel". Cambie el contenido de nanotubos de carbono en la pieza polar de grafito a 2 %, 3 % y 4 % respectivamente, mantenga otros parámetros del proceso sin cambios, use BER1300 para probar la resistividad de la pieza polar, ajuste la presión de prueba a 25 MPa, mantenga la presión durante 25 s y prueba en paralelo 5 veces, el resultado se muestra en la Figura 3. Usando minitab para analizar la varianza de la resistividad de los tres grupos de piezas polares con diferentes contenidos de nanotubos de carbono, se puede ver a partir de los resultados de la prueba que P< 0.05 muestra que existen diferencias significativas en la resistividad de los tres grupos de piezas polares. Con el aumento del contenido de aditivos, la resistividad de la lámina de electrodos de grafito disminuye casi linealmente, lo que indica que la adición de nanotubos de carbono puede mejorar la conductividad electrónica de la lámina de electrodos.

Figura 3. Análisis de varianza de resistividad de tres grupos de piezas polares de grafito con diferentes contenidos de agente conductor

2.3 Influencia de la densidad de compactación de la pieza polar

La densidad de compactación afecta la porosidad y la tortuosidad de la pieza polar y luego afecta la conductancia electrónica y la conductancia iónica de la pieza polar. Se aplican diferentes presiones a los 4 tipos de piezas polares positivas, y los otros parámetros son los mismos, y se pueden obtener piezas polares con diferentes densidades de compactación. BER1300 se utiliza para probar la resistividad de las piezas polares. La presión de prueba se establece en 5 MPa, el tiempo de retención es de 25 s y las muestras paralelas se prueban 5 veces. , y el resultado se muestra en la Figura 4. A partir de la tendencia de cambio de la resistividad, la resistividad de las cuatro piezas polares disminuyó con el aumento de la densidad de compactación, pero las pendientes de las curvas fueron diferentes. Para piezas polares de óxido de cobalto y litio (LCO), cuando la densidad de compactación alcanza los 3,3 g/cm3, la disminución de la resistividad no es significativa,

Figura 4. Análisis de varianza de la resistividad de cuatro grupos de piezas polares positivas bajo diferentes densidades de compactación

3.Resumir

En este trabajo, el método de resistencia de la pieza polar se utiliza para evaluar la influencia del contenido del agente conductor y la densidad de compactación en la conductancia electrónica de la pieza polar en la pieza polar de la batería de iones de litio. En función de la conductividad eléctrica de la hoja, los investigadores pueden determinar aún más la fórmula óptima y los parámetros del proceso en combinación con los requisitos de densidad de energía de la batería y conductancia de iones.

Referencias

1. EST,"Un nuevo método para monitorear la estabilidad y uniformidad de los electrodos", https://mp.weixin.qq.com/s/O3wwYuhkY3XspeDDE5qczQ.

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