Die Testtechnologie und die damit verbundene Anwendung des Polarfilmwiderstands in Lithium-Ionen-Batterien

Während des Lade- und Entladevorgangs einer Lithiumionenbatterie werden Lithiumionen und Elektronen innerhalb des Batteriepolstücks transportiert, wobei Lithiumionen durch den in die Poren der Elektrode gefüllten Elektrolyten transportiert werden und die Elektronen hauptsächlich durch eine Drei- dimensionales Netzwerk aus festen Partikeln, insbesondere einem leitfähigen Mittel. Die Grenzfläche zwischen Partikel und Elektrolyt des aktiven Materials ist an der Elektrodenreaktion beteiligt. Die Leitungseigenschaften von Elektronen haben einen großen Einfluss auf die Leistung der Batterie, was sich hauptsächlich auf die Ratenleistung der Batterie auswirkt. In dem Batteriepolstück umfassen die Hauptfaktoren, die die Leitfähigkeit beeinflussen, die Bindungsgrenzfläche zwischen dem Foliensubstrat und der Beschichtung, den Verteilungszustand des leitenden Mittels und den Kontaktzustand zwischen den Partikeln. Durch Messen des Widerstands des Polstücks können die Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur im Polstück, die Formulierungseigenschaften des Polstücks, die Materialeigenschaften und die Leistung der Batterie vorhergesagt werden. Der Artikel "Lithiumbatterie-Polstück-Leitfähigkeitstestverfahren und seine Einflussfaktoren" fasst das Leitfähigkeitstestverfahren des Batteriepolstücks kurz zusammen und listet einige Einflussfaktoren der Polstückleitfähigkeit auf.

Bei der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterieprozessen und der Qualitätsüberwachung spielt auch die Technologie zur Messung des Elektrodenwiderstands eine wichtige Rolle. Rohstoffe für lithium-ionen-batterien sind die Basis. Die Qualität des Materials bestimmt direkt die Leistung der Batterie. Die Leitfähigkeit des Rohmaterials spielt eine entscheidende Rolle für den Innenwiderstand und die Impedanz der Endbatterie. Gleichzeitig haben die Prozessparameter des Elektroden- und Kernprozesses einen wichtigen Einfluss auf die Batterieleistung. Daher wird der Polarfilmwiderstand zur Verbindung zwischen Material, Prozess und Leistung.

Bei der Entwicklung und Bewertung von Pulvermaterialien für aktive Materialien, der Entwicklung und Optimierung von Elektrodenformeln, der Überwachung von Produktionsprozessen und der Analyse von Fehlern kann die Prüfung der Polarfilmbeständigkeit eine wichtige Rolle spielen, wie z.

1. Umfassende Bewertung der Stabilität der Aufschlämmung beim Rühren bis zur Beschichtung und Identifizierung einer abnormalen Wiedervereinigung leitfähiger Mittel;

2. Bewertung der Stabilität der Elektrode (der Stabilität des Widerstands der Elektrode) im Produktionsprozess;

3. Einheitliche Anomalieidentifikation für gemischte Elektroden wie negative Siliziumelektroden;

4. Elektronische Leitfähigkeitsbewertung für verschiedene Hauptmaterialien und Formulierungen;

5. Bewertung der elektronischen Leitfähigkeit für verschiedene leitende Mittel und Formulierungen;

6. Bewertung der Elektronenleitfähigkeit verschiedener Vernetzungsmittel und Formulierungen;

7. Bewertung der Elektronenleitfähigkeit von funktionellen Bodenbeschichtungen zum Sammeln von Flüssigkeit;

8. Polarfehleranalyse für elektronisch leitende Netze;

9. Kontaktwiderstandsanalyse für die Grenzflächenschicht aus positiven und negativen Elektrodenmaterialien.

Hier einige praktische Beispiele für die Anwendung des Polstückfilmwiderstandstests.

Anwendungsfall 1: Herstellung und Optimierung von Polartabletten (Bestimmung der Elektroleitfähigkeitsabnormalität)

Die Dispersion leitfähiger Mittel bei der Entwicklung des Elektrodenprozesses wird durch viele komplexe Prozesssteuerungsparameter wie Rohmaterialformeln, Mischbedingungen, Beschichtungsbedingungen und Trocknungsbedingungen beeinflusst. Die Dispersion leitfähiger Mittel verschlechtert die kinetische Leistung des Kerns erheblich. Es ist schwierig, durch Überwachungsmethoden wie polare Adhäsion, Chromatizität und Aussehen zu finden, und wird oft übersehen, was zu irreparablen wirtschaftlichen Verlusten führt. Der Polarfilmwiderstandstest kann den Verteilungsstatus des leitenden Mittels beurteilen. Wie in 1 gezeigt, sollte die ideale Verteilung des leitenden Mittels das Aggregat sein, das ausreichend gleichmäßig auf der Oberfläche der Wirkstoffpartikel verteilt und beschichtet ist, um sicherzustellen, dass Elektronen auf die Elektrode übertragen werden können. / Elektrolytische Grenzfläche überall, an der Elektrodenreaktion teilnehmen. Nach dem Testen der Polarfilmwiderstandsdaten bei der Polarfilmproduktion, nach dem Sammeln einer bestimmten Datenmenge durch den normalen Prozess kann der Kontrollbereich des Membranwiderstands bestimmt werden. Aus 1 ist ersichtlich, dass der Elektrodenwiderstand signifikant ansteigt, wenn das leitende Mittel wieder vereinigt wird. Wenn in einer Charge eine abnormale Dispersion des leitfähigen Mittels vorliegt, kann dies leicht durch den Filmwiderstand identifiziert werden und das schlechte Produkt entfernen.

Anwendungsfall 2: Bewertung der Entwicklung des Beschichtungsfolienprozesses

Es ist eine bahnbrechende technologische Innovation, eine funktionelle Beschichtung zur Oberflächenbehandlung von batterieleitendem Substrat zu verwenden. Das Beschichten von Kohlenstoffaluminiumfolie dient zum gleichmäßigen und feinen Beschichten von Aluminiumfolie mit gestreutem nanoleitendem Graphit und mit Kohlenstoff beschichteten Partikeln. Es kann eine ausgezeichnete statische Leitfähigkeit bereitstellen und Mikroströme von Wirkstoffen sammeln, was den Kontaktwiderstand zwischen dem Material und dem Aggregat stark verringern und die Haftung zwischen beiden erhöhen kann. Die Verwendung von Bindemitteln kann reduziert und die Stabilität der Grenzfläche erheblich verbessert werden. Die Stabilität des langen Zyklus der Lithium-Ionen-Batterie wird verbessert, und die Gesamtleistung der Batterie wird stark verbessert. Die Kollektorflüssigkeit und der entsprechende polare Widerstand der Beschichtung können effektiv getestet werden, und die Widerstände jedes Teils können unterschieden werden, um eine starke Garantie für die Entwicklung der Technologie zu bieten. Der Elektrodenwiderstandstest kann die durch das Mikrobeschichtungsdesign verursachten Unterschiede effektiv messen und genau unterscheiden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist beim Aufbringen der Flüssigkeitsbodenbeschichtung der polare Filmwiderstand, der verschiedenen Beschichtungsprozessen entspricht, unterschiedlich. Diese Daten können die Formulierung und den Prozess der Folienbeschichtung effektiv bewerten und die Leistung der Funktionsbeschichtung bewerten.

Anwendungsfall 3: Bewertung der Zuverlässigkeit der Polarlagerung

Bei Materialien auf Nickelbasis treten spontane Reaktionen auf der Oberfläche der Partikel auf, Ni3 + wird in Ni2 + umgewandelt und O2-wird freigesetzt. Wenn Materialien mit hohem Nickelgehalt (NMC 622, NMC811, NCA usw.) Luft ausgesetzt werden, ist es einfacher, Kohlendioxid und Wasser in der Luft zu absorbieren, und die Reaktion bildet die Li2CO3- und LiOH-Schichten auf der Oberfläche der Partikel . Der hohe Ni-Anteil im Material und der höhere PH-Wert sind, während Li2CO3 und LiOH Li im Material verbrauchen und keine elektrochemische Aktivität aufweisen. Daher wird die Kapazität abgeschwächt und die dichte Oberfläche von Li2CO 3 behindert die Diffusion von Li und beeinträchtigt die Batterieleistung. LiOH reagiert auch mit PVDF und LiPF6, was sich nachteilig auf die Batterietechnologie und -leistung auswirkt. Die Reaktion von Materialien mit Luft wird im gesamten Prozess der Rohstoffkonservierung, Elektrodenvorbereitung, Polarlagerung usw. durchgeführt. Daher ist für Materialien mit hohem Nickelgehalt eine strenge Umweltkontrolle von den Rohstoffen bis zum gesamten Batterieproduktionsprozess erforderlich. Durch Untersuchung des Filmwiderstandswerts nach Lagerung der Elektrode bei unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit kann der Datenträger zur Bestimmung der Prozesssteuerungszeit erstellt werden. 3 ist ein Beispiel für die Entwicklung des Speichermembranwiderstands der NMC 811-Elektrode in verschiedenen Umgebungen. Daraus ist ersichtlich, dass sich der Filmwiderstand umso stabiler ändert, je niedriger die Speicherfeuchtigkeit der 811-Elektroden ist. Daher sollte die Luftfeuchtigkeit der Produktionskontrolle des 811-Systems so niedrig wie möglich sein.

Anwendungsfall 4: Abnormale Bewertung der eingehenden Rohstoffcharge

Das Importqualitätsmanagement für Polarfilmbeständigkeit als Methode zur Erkennung eingehender Materialien kann das Produktionsrisiko verringern, die Produktionseffizienz und die Produktzuverlässigkeit verbessern. Fig. 4 ist ein tatsächlicher Fall, in dem eine Produktionscharge beginnt, die Kern-DCR-Anomalie (70% SOC) zu erhöhen. In Reaktion auf diese Anomalie werden verschiedene Chargen positiver Elektrodenmaterialien (einschließlich normaler und abnormaler Gruppen) zur Messung des Elektrodenwiderstands extrahiert. Der Elektrodenwiderstand der abnormal ankommenden Materialgruppe war signifikant höher als der der normalen Gruppe.

Anwendung 5: Abschätzung der Leitfähigkeit polarer Beschichtungen

Basierend auf dem Membranwiderstandswert kann die tatsächliche Leitfähigkeit des Materials durch lineare Anpassung berechnet werden, um eine technische Garantie für die Produktentwicklung zu bieten. Wie im tatsächlichen Fall in 5 gezeigt, ist ersichtlich, dass: (1) eine klare lineare Beziehung zwischen dem Widerstand der LCO-Positivmembran und dem Beschichtungsgewicht (Dicke) der Elektrode besteht; (2) Durch die lineare Anpassung des Widerstands bei gleichem Prüfdruck kann die Leitfähigkeit des Kathodenwirkstoffs mit 2,73 S / m berechnet werden.

Anwendungsfall 6: Analyse des Polarwiderstands und der Druckempfindlichkeit in verschiedenen Lebenszyklen

Bei Verwendung von zwei Sondenmethoden zum Testen des Gesamtwiderstands der Elektrode hat der Testbelastungsdruck einen gewissen Einfluss auf die Ergebnisse. Im Allgemeinen steigt der Testbelastungsdruck an, der Elektrodenmembranwiderstand nimmt ab und nach Erreichen eines bestimmten Wertes sind die Testergebnisse unabhängig vom Druck. Nach dem Walzendruck, der frischen Elektrode nach dem Zusammenbau der Batterie und der Polarplatte, die unterschiedliche Zyklen durchläuft, zeigen sie unterschiedliche Widerstandswerte und testen Unterschiede in der Belastungsdruckempfindlichkeit während verschiedener Lebenszyklen sowie die Unterschiede in der Druckempfindlichkeit durch die Membran. Die Variation der Expansionsdicke von Polaroiden mit unterschiedlichem Lebenszyklus kann berechnet werden. Dies bietet eine neue Mess- und Charakterisierungsmethode für die Bewertung von Polaroiden und lithiumbatterien.

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