バッテリー膨張の異なるレベルの抵抗相関

バッテリーの乗数性能は、バッテリーの充放電の速度と寿命に影響します。内部抵抗を低減し、バッテリーの乗数性能を向上させる方法は、バッテリー研究者が常に模索している方向です。バッテリーの内部抵抗はさまざまな部品で構成されており、バックルバッテリーの構造、内部抵抗には正負の電極シェル、電極板、隔膜、隔膜、ガスケット/破片、および全体の準備プロセスの部品が含まれますバックルバッテリーコンポーネントの抵抗、さまざまなレベルが最終的なバッテリー抵抗に影響し、バッテリーの設計と生産プロセスを制御し、バッテリーの乗数のパフォーマンスを向上させることができます。

図 1. バックル電池構造の模式図

図 2. さまざまなレベルのバッテリーのテスト方法

1. 実験プロトコルとテスト条件

1.1 実験スキーム:比抵抗の異なる5種類の三元粉末を96.5:1.5:2(活性物質:導電性カーボン:PVDF)の質量比に従って選択し、53.3%の固定率でスラリーを製造し、コーティング、ローラープレス、パンチング、バックルという従来の手順に従います。組み立てとテスト。

1.2 試験条件

1.2.1 粉体抵抗率：5～200MPa、50MPa間隔、圧力保持速度10秒。

1.2.2 パルプの抵抗率: 20 秒の採掘ポイント間隔で 5 分間の連続テスト。

1.2.3 ポールシートの抵抗率: 5MPa、15 秒間の圧力保持。

1.2.4 D CR:25℃、20%国防総省、1.5C の放電を 30 秒間停止します。

2. バッテリーのさまざまなレベルの抵抗率分析

2.1 粉体抵抗率

バックル電池の正極には、抵抗率の異なる 5 つの三元材料が選択されています。図 3(a) から、加えられる圧力が増加するにつれて、図 3(b) に示すように、5 つのサンプルの圧縮密度は 2 ～ 3g/cm3 の間となり、圧縮密度は 200MPa の抵抗率に相当する 3g/cm3 になります。 )、抵抗率は 1 # &それ;2 # &それ;3 # &それ;4 # &それ;5 # です。

図 3 (a) 5 つの粉末の圧縮密度曲線。(b) 5 つの粉末の抵抗率の比較

2.2 モルプ抵抗率

5つのサンプルを同じ配合で撹拌した後、スラリー抵抗器を使用して比抵抗試験を実施しました。約3分後の比抵抗値は、昨年の同時期と比較して比較的安定しています。このとき、図 4 から、5 種類のスラリーの比抵抗の大きさは、粉末と比較して、1 # &それ;5 # &それ;3 # &それ;2 # &それ;4 # であることがわかります。M タイプの変化と同様です。状態、3 # および 5 # スラリーの方が低く、これはおそらく 1.5% 高い導電性カーボンのスラリー タイプに関連していると考えられます。これは、導電性カーボンの導電性が三元材料よりもはるかに大きく、スラリー中の分散度および状態が影響を与えるからです。ペーストの抵抗率の測定。

図 4. 5 つのパルプの抵抗率の比較

2.3 極板の抵抗率

ローラー圧力の前後で同じ条件の抵抗率テストを行うと、図 5 に示すように、圧縮密度は 3 g/cm3 に増加し、粉末圧縮の状態と一致し、ローラーと比較して抵抗率が大幅に低くなりました。主に活性粒子、活性粒子と導電性カーボンによる圧力、コーティング層と流体コレクターの間の接触。年間の抵抗率の傾向は、ペースト抵抗率 M タイプの変化と同様に、式が一貫している場合、ペーストと極の抵抗率の傾向がより近いことを示していますが、2 つの粒子の接触状態が異なり、スラリーには電子に影響を与える溶媒が多く含まれています。透過率が高いため、ペースト抵抗率 (kΩ*cm) の絶対値は極抵抗率 (*cm) よりも大幅に大きくなります。

図 5 (a) 5 つの極の圧縮密度、図 5 (b) 5 つの極の抵抗率の比較

2.4 内部抵抗 (DCR)

組み立てられたバックルの静的状態は 12 時間に設定されています。充電と放電の起動を 2 回繰り返した後、図 6(a) に示す DCR プロセスに従ってテストされます。DCR を計算する場合、放電前後の電圧差を放電電流で割ります。図 6(b) から、最初の 3 つのサンプルの DCR は 4# および 5# よりも大幅に小さく、スラリーおよび粉末の抵抗の傾向とは異なりますが、4# および 5# の内部抵抗の傾向はスラリーおよび粉末の抵抗の傾向と一致しています。ポールシート抵抗の傾向。30秒の放電条件で測定した座屈内部抵抗には、電荷移動抵抗やリチウムイオン拡散抵抗などの各成分の電子抵抗が含まれるため、より多くの影響要因があり、座屈内部抵抗の傾向と一致しない可能性が高くなります。粉、

図 6(a) DCR テストプロセス。図6(b) 5種類のDCR比較&注意;

3. まとめ

この論文では、さまざまなレベルの粉末、スラリー、極およびバックルの電池抵抗試験を行い、抵抗間の相関関係を分析しました。スラリーの抵抗率と極の抵抗率の傾向は類似していることがわかりましたが、スラリーは懸濁状態であるため、抵抗率は次のとおりです。大きさは千Ω/cm、極はシートフィルムなので抵抗はΩ/cm、抵抗率の絶対値はほぼ1000倍です。粉末レベルからスラリーレベルまで、粉末状態の抵抗率の差が小さい場合、スラリーの調製時に他の賦形剤や溶媒が添加され、さらに揮発性が高いため、抵抗率の傾向が粉末状態と一致しない可能性があります。準備過程の様子。さらにバックルの直流内部抵抗まで拡張し、

したがって、粉末、スラリー、極、座屈のこれら 4 つの異なるレベルの抵抗相関は、一貫性のない傾向が得られる可能性がありますが、抵抗パラメータの各レベルはレベル サンプルの安定性と傾向を表すことができるため、各レベルを監視することができます。抵抗率パラメータは、研究および製造担当者が優れた材料の電気的性能をより適切にスクリーニングし、材料およびセル製造プロセスの安定性を監視するのに役立ちます。

参考資料

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2. 近藤弘樹他、リチウムイオン電池の正極の電子伝導性に対する活物質の影響、電気化学学会誌、2019、166 (8) A1285-A1290。

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