電極抵抗法を使用してポールピースのAB面の均一性0fコーティングを評価します
リチウムイオン電池正極、負極、セパレータ、電解液から構成される総合システムです。バッテリーが作動すると、電子とイオンが電極の微細構造内を輸送され、一連の化学反応および電気化学反応が発生します。したがって、ポールピースの導電率と導電ネットワークの均一性は、バッテリーの性能に影響を与える重要な要素です。ポールピースの塗装工程は、現状では両面単層塗装がほとんどです。Ａ面塗布終了後、Ｂ面塗布を行う。&注意 ;
両面塗布の均一性の評価方法は主に膜厚測定や面密度で行いますが、塗布時間の違いによりスラリーがある程度変化すると、AB面の導電均一性も異なる場合があります。両面ポールピースの均一性をより包括的に評価する方法が、ポールピースの品質監視の鍵となります¹。この論文では、ポールシート抵抗法を使用してAB面の違いを区別するためのさまざまな試験方法を試し、最終的に違いを効果的に区別できる測定方法を明らかにし、コーティングの一貫性を評価するために使用できます。セル生産プロセスの品質管理に役立ちます。&注意 ;
図 1. 両面ポールピースロール
1. 実験装置と試験方法
1.1実験装置:モデル BER1300 (IEST )、電極直径は 14 んん 、装置を図 2 (a) および 2 (b) に示します。
図 2. (a) BER1300 の外観。(b) BER1300の構造
1.2 試験方法:&注意 ;テストするポールピースをポールピース抵抗計の 2 つの電極間に配置し、MRMS ソフトウェアでテスト圧力と滞留時間パラメータを設定し、テストを開始すると、ソフトウェアがポールピースの厚さ、抵抗などのデータを自動的に読み取ります。 、抵抗率、導電率。各ポールピースは異なる位置からランダムに選択されてテストされ、変動係数 COV (係数 の 変化 ) が式 (1) に従って計算されます。COV が大きいほど、ポールピースの均一性は悪くなります。
2. AB 表面コーティングの均一性の重要性を評価する
2.1 AB トップコートの違いについて考えられる理由
コーティングプロセス段階には多くのプロセスパラメータが含まれており、それぞれがコーティングされた磁極片に異なる影響を与えます。例えば、スラリーの特性パラメータとしては、電極スラリーはミクロンスケールの活性固体粒子、バインダー溶液中に懸濁したナノスケールの導電剤粒子であり、固体粒子は重力、ブラウン運動力、浮力などの影響を受けます。沈降、ランダムなブラウン運動、凝集・解重合などの移動プロセスがあるため、スラリー導電剤の分布状態、活性粒子、およびそれらの間の相互作用は必然的に変化し、コーティングの均一性に影響を与えます。そのため、コーティング工程において、ポールピースの長さ方向とAB面に面密度の不均一などの差異が生じる場合があります。&注意 ;
同時に、電極湿式塗膜の乾燥工程において、溶剤の乾燥工程が磁極片表面に移行する際に、溶剤に溶解した結着剤や導電剤の粒子が溶剤の蒸発とともに移行し、故障の原因となる場合があります。バインダーが浮いて電気を伝導します。薬剤の分布も不均一で、特にA面を塗布・乾燥した後にB面を塗布する工程が行われます。B 面の乾燥パラメータが A 面と同じ場合、A 面のコーティングの影響により、B 面ポールピースのウェットコーティングの乾燥状態や乾燥速度が異なる場合があり、乾燥が起こりやすくなります。 AB面の違い、特にバインダーや導電剤の分布状態の違いにより、
2.2 AB 表面コーティングの違いが性能に及ぼす影響
AB 表面コーティングの違いは必然的に電池の一貫性の低下につながります。特に AB 表面コーティングの違いは次の問題を引き起こす可能性があります。 (1) 2 つの表面の密度が不均一である、または活物質の利用率が不均一である導電率の違いにより一貫性がなく、実際の AB 表面につながります。負極と正極の容量比N/Pが異なり、一方にはリチウムが析出しず、もう一方にはリチウムが析出する現象が生じる場合がある。(2) AB 側の導電率の違いにより、バッテリーの両側のリチウム化の程度または充電状態が異なります。長期サイクル中、AB 表面にさまざまな応力が長期間蓄積すると、ポールピースに亀裂が発生します。そしてコーティングが剥がれ落ちてしまいます。したがって、AB トップコートの均一性と差異を評価することは非常に重要です。
3. データ分析
3.1 5つの試験方法の紹介
両面ポールピースのAB面のコーティングの均一性を評価するために、図3に示す5つの試験方法を使用します。方法1と2は、ポールピースの表と裏を中央に配置します。上部と下部の試験電極の配置、方法 3 と 4 電極片を反対方向に折り、上部と下部の試験電極の中央に置きます。方法 5 は方法 4 に基づいています。折り線を切って角の電極片を切り離し、上下の試験電極の中央に置きます。5 つの試験方法で測定された合計抵抗を分析します。&注意 ;
電流伝送経路と計算式を図 3 に示します。これには、A または B 側のコーティング自体の抵抗、箔自体の抵抗、テスト電極と A または B 側のコーティング層の接触抵抗、コーティングとコーティング間の抵抗が含まれます。箔接触抵抗、およびコーティング間の接触抵抗。AB 表面コーティングや上下電極の表面状態のわずかな違いを無視した場合、各方式の計算式から理論的にはモード 1 とモード 2 で大きな差はなく、モード 3 とモード 4 は主に A または B の表面コーティングに由来します。2 つの試験方法では印加電流がより多く流れるため、より良い導電率で箔を貫通することが選択されます。
図 3. 5 つの両面磁極片試験方法の概略図と理論上の抵抗計算式
3.2 電極R存在T東私nF私はのああ
両面プラス電極とマイナス電極をそれぞれ選択し、上記の 5 つの方法で電極の抵抗をテストします。25MPa を使用して圧力をテストし、圧力を 15 秒間保持して、各グループの 5 つの平行点をテストします。結果を図 4 に示します。磁極片の全体的な均一性分布に多少の違いがある可能性があることを考慮すると、磁極片を前後に配置する最初の 2 つの方法で測定された抵抗値には差がないと考えられます。 A を上にして折り、B を上にして折ります。2 つの方法では抵抗値に大きな違いがあり、2 つの方法の違いは主に A と B のコーティング自体の違いに起因します。折り線を切ると、図 4(b) と (d) から、総抵抗が 2 倍以上増加することが明確にわかります。これは理論的な説明と一致しています。このとき、印加電流は箔を貫通して継続します。下層のコーティングを垂直に横切り、下部電極に到達します。したがって、正負の電極シートＡＢの塗膜の均一性を評価する場合、電極シートの表裏を折り曲げることにより、電極シートの抵抗を試験することができる。
図 4. 正極と負極の 5 つの試験方法を使用した電極抵抗の比較表
4. 結論
この論文では、BERシリーズ電極シート抵抗計元能 テクノロジー の技術は、さまざまな試験方法で正極シートと負極シートの抵抗差を比較するために使用されます。理論的解析と実際の測定データを組み合わせると、正極シートと負極シートをテストに使用する場合、両面コーティングされたポールピースのAB面間の違いを区別するために使用できることがわかり、この方法を使用できます。コーティングと圧延プロセスの一貫性を評価し、セル生産プロセスの品質管理に役立ちます。
参考文献
1. ラン・ペン、レン・ジャン。私の国におけるリチウムイオン電池の重要なプロセス装置の開発についての考え [J]。電子産業向けの特殊機器。2009(11):23-26。
2. モヒト・バジャージ、ラヴィ・プラカシュ、マッテオ・パスクアリ。希薄ポリマー溶液のスロットコーティングの流れに対する粘弾性の影響の計算機による研究[J]。J. 非ニュートン流体力学。2008 (149): 104–123