IEST リチウム電池電極試験スキーム

電極の均一性

エネルギー貯蔵電池の製造プロセスにおいて、電極コーティングの均一性は、電池製造の初期段階で監視される重要なパラメータです。これは、エネルギー貯蔵電池のサイクル性能と一貫性に影響を与える重要な特性の 1 つでもあります。 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、各パラメータは電極のコーティングの均一性に異なる影響を与える可能性があります。たとえば、スラリーの特性に関して言えば、電極スラリーは、バインダー溶液中に懸濁されたマイクロメートルサイズの活性固体粒子とナノメートルサイズの導電剤粒子から構成されます。固体粒子は重力、ブラウン運動、浮力などの力の影響を受け、沈降、ランダムなブラウン運動、凝集-分解などのプロセスが発生します。その結果、スラリー導電剤と活性粒子の分布状態や相互作用が必然的に変化し、塗布の均一性に影響を与える可能性があります。

エネルギー貯蔵電池の正極シートおよび負極シート内の主材料、導電剤、結合剤の分散は、前述の多数の複雑なプロセス制御パラメーターの影響を受けます。不均一な材料の分散はセルの動的性能を著しく低下させる可能性がありますが、電極の外観や接着強度などの従来の監視方法では検出することが困難なことがよくあります。それはしばしば見落とされ、取り返しのつかない損失につながります。 の使用IEST BERシリーズ 電極抵抗計異なるバッチまたは場所にわたる電極抵抗の変化を監視することで、電極端でのプロセスの変動を迅速に特定できます。これは、バッテリーセルの製造プロセスにおける品質管理に役立ち、プロセス検証の効果的な手段を提供します。

電極の圧縮弾性率

電極の圧縮弾性率は、エネルギー貯蔵電池セルの設計者や製造プロセス エンジニアが注目する重要なパラメータです。蓄電セルの反発設計が正確でないと、セルの外観が悪くなり、製品が廃棄される可能性があります。最終製品の厚さ反発設計が正確でないと、セルが厚すぎたり薄すぎたりして、顧客の要件を満たせなくなる可能性があります。

IESTが自社開発した電極抵抗試験器（BER2500）を使用して、電極の圧縮弾性率と厚み反発を測定できます。図に示すように、圧縮係数の検証のために、異なる圧縮密度を持つ 4 つの電極を選択しました。電極に対するローラーの圧力が増加するにつれて、4 つの電極の最大変形、可逆変形、および不可逆変形が徐々に減少することが観察できます (1> 2 > 3 >4) ただし、減少速度は徐々に鈍化します。この変化する傾向は、粉末粒子の流動と再配置、弾性変形と塑性変形、断片化など、電極コーティングにおける粉末粒子の充填と圧縮の効果に密接に関連しています。通常、電極のカレンダー加工プロセスには、摩擦、表面張力、弾性変形、塑性変形、破損などの力を克服して電極コーティングを圧縮する作業が含まれます。圧縮密度の選択が不適切であると、エネルギー貯蔵電池の中間組み立てプロセスの安定性と歩留まりに影響を与えるだけでなく、セルの膨張や後の段階でのリチウム電池の電気化学的性能にも影響を及ぼします。