プライマー集電体-電極抵抗法の均一性評価

銅箔やアルミ箔は、リチウムイオン電池の電極の集電体として使用され、電子を伝導し、活物質を運ぶことができます。集電体の化学的および電気化学的安定性も、バッテリーセルのサイクル、速度、および安全性能に影響を与えます。理想的な集電体は、高導電性、高安定性、強力な結合、低コスト、柔軟で薄いなどの条件を備えている必要があります。¹. 集電体のある程度の表面処理、例えば粗面化処理、クリーニング処理、および導電性カーボンのアンダーコーティングは、集電体の性能を向上させ、それによって電池セルの性能を向上させることができる。図 1 は、リチウム電池業界で一般的に使用されているいくつかの方法を示しています。表面処理後の集電体。より一般的に使用される正極改質集電体の 1 つとしての炭素被覆 アル 箔²  ;現在、細胞周期性能において良好な安定性を示しています。アルミ箔の表面にコーティングされた導電性カーボンは、図2に示すように通常数ミクロンと少ないため、プライマーコーティングの均一性と安定性にも焦点を当てて監視する必要があります。この論文では、電極抵抗試験法を使用して、プライマー後のアルミニウム箔の抵抗と圧延後の対応する電極抵抗との差を比較し、次に炭素被覆アルミニウム箔の均一性とその影響を分析します電極抵抗。

図 1. リチウム電池業界で一般的に使用されている表面処理された集電体 (インターネットからの写真)

 図 2. ベース コート電極の断面の模式図

実験装置と試験方法

1.1実験装置：電極抵抗計、モデルBER1300（IEST ）、電極径14mm、加圧力5～60MPa。装置を図 3(a) および 1(b) に示します。

図 3. (a) BER1300 の外観図。(b) BER1300 構造図

1.2 テストするサンプルの 4 つのグループ: ブランク アル ホイル、カーボン コーティングされた アル ホイル、ブランク電極 (ブランク アル ホイル + 活物質コーティング)、カーボン コーティングされた電極 (カーボン コーティングされた アル ホイル + 活物質コーティング)。

1.3試験方法：試験する電極サンプルを約5cm×10cmの長方形に切り取り、サンプルテーブルに置き、MRMSソフトウェアで試験圧力、保持時間などのパラメータを設定し、試験を開始し、ソフトウェア電極の厚さ、抵抗、抵抗率、導電率などのデータを自動的に読み取ります。

  ;データ分析

サンプルの 4 つのグループの厚さと抵抗率のテスト結果を図 4 に示します。厚さのデータから、プライマーの導電性炭素層の厚さは約 2.3 μm であることがわかります。サンプルの 4 つのグループの厚さ 標準偏差 値の比較: ブランク アル 箔 ≈ 炭素被覆 アル 箔 &それ ; ブランク箔電極 ≈ 炭素被覆電極、導電性炭素層が厚さ分布の均一性にほとんど影響を与えないことを示します集電体と電極なので、単純化するのは難しいです。厚さのデータは、プライマーの均一性を評価します。

サンプルの 4 つのグループの抵抗率の比較: ブランク アル ホイル &それ ; カーボン コーティングされた アル ホイル &それ ; ブランク ホイル電極 &それ ; カーボン コーティングされた電極。活物質の増加 集電体との密着性によりセルのサイクル安定性が向上するため、セル性能の要件に応じて適切なプライマー コーティング プロセスを選択できます。サンプルの 4 つのグループの抵抗 標準偏差 値の比較: ブランク アル フォイル &それ ; カーボン コーティング アルミニウム フォイル &それ ; ブランク フォイル電極 &それ ; カーボン コーティング 電極。集電体のプライマーの厚さ ,

図 4. (a) 4 セットのサンプルの厚さデータ。(b) 4 セットのサンプル比抵抗データ

結論

アンダーコート層の厚みは2～3μmであり、厚み測定だけではその均一性を評価することは困難です。アンダーコート電極の抵抗率分布は、BER1300 電極抵抗計によって測定され、カーボン コーティングされた アル 箔とカーボン コーティングされた電極の良好な均一性を達成できます。プライマー コーティング プロセスの監視と改善に役立つパフォーマンスを評価します。

参照

1.ニ 江風 、周 Henghuiなど。リチウムイオン電池の集電体に関する研究[J]。バッテリー、2005、32(2): 128-130。

2.リー 順鵬 、ダン 海峰 など。リチウム イオン電池の性能に対するアルミニウム集電体の表面処理の影響[J]。電気めっきと仕上げ、2005 年、16(005)。