Évaluation des performances de résistance de la feuille d'aluminium revêtue de charbon de bois

En tant que support d'électrons conducteurs et transportant des substances actives dans la batterie lithium-ion, le collecteur de fluide joue un rôle important dans la performance finale de la cellule de batterie. La feuille d'aluminium est la collecte de fluide d'électrode positive la plus couramment utilisée, afin d'améliorer la Le rapport d'électrode, le cycle et la durée de vie, sur la surface de la feuille d'aluminium recouverte d'un revêtement conducteur, peuvent améliorer efficacement la résistance de contact de l'interface du fluide de collecte et des particules actives, et améliorer la force de liaison du matériau actif et de la collecte de fluide, réduire les particules actives dans le processus de problème de pelage du cycle d'électrode. Le revêtement de feuille d'aluminium au carbone comprend généralement du noir de carbone conducteur, du graphène, des nanotubes de carbone, etc. La formule de la couche de revêtement de carbone, l'épaisseur du revêtement,et l'uniformité du revêtement affecteront également l'effet de revêtement inférieur¹.

Cet article utilise la méthode de test de résistance de la feuille d'électrode et analyse l'uniformité de la feuille d'électrode inférieure.

Figure 1. Diagramme schématique de l'influence du collecteur de fluide revêtu de carbone sur les performances de la cellule¹

I. Matériel expérimental et méthodes d'essai

1.1Équipement expérimental: résistance de plaque polaire, modèle BER1300, diamètre d'électrode de 14 mm, peut appliquer une pression de 5 ~ 60MP a. L'équipement est illustré aux figures 2 (a) et 1 (b).

Figure 2. (a) Diagramme d'apparence du BER1300 ; (b) Diagramme de structure du BER1300

1.2 Échantillons à tester : matériaux de revêtement inférieur de trois formules, deux feuilles d'aluminium enduites d'épaisseurs différentes, une feuille d'aluminium vide, une feuille d'aluminium enduite et une tôle polaire après application de la matière active.

1.3 Méthode de test : Coupez l'échantillon de pièce d'électrode à mesurer en une taille rectangulaire d'environ 5 cm 10 cm, placez-le sur la table d'échantillon, définissez les paramètres tels que la pression de test et le temps de rétention de pression sur le logiciel M RMS, et démarrez le test. Le logiciel lit automatiquement l'épaisseur de la pièce d'électrode, la résistance, la résistivité, la conductivité et d'autres données.

2. Analyse des données

Test des différentes formules de feuille d'aluminium revêtue de charbon de bois, L'épaisseur de la feuille d'aluminium vide est de 10 m, L'épaisseur des deux couches de revêtement de carbone était de 7 m et 4 m, respectivement, Les résistances de feuille de pôle testées sont illustrées à la figure 3 (a) et (b), On peut constater que la résistance des différentes formulations de feuilles d'aluminium revêtues de charbon de bois varie beaucoup, Disponible à partir de dizaines de m Ω ~ des dizaines de Ω, Et à en juger par la résistance uniforme des différentes positions de la feuille unipolaire, l'uniformité de la feuille d'aluminium revêtue de charbon de bois varie également considérablement entre les différents processus, tels que 4 mR (Ω) -1 et 7 mR (Ω) -1, cela indique que la mauvaise uniformité de résistance à différentes positions, C'est trop fin avec le revêtement, il peut y avoir des fuites de revêtement ou une répartition inégale des matériaux en carbone¹.

Selon les données de la figure 3 (c), la conductivité de la feuille d'aluminium vide est la meilleure. Lorsque la couche de revêtement de carbone et le matériau actif sont ajoutés, la résistivité de la feuille polaire testée en utilisant le principe de deux sondes augmente progressivement, ce qui montre que l'ajout du revêtement va introduire la résistance de contact entre les particules, ce qui affaiblit la conductivité des électrons. Bien qu'il soit généralement admis que dans la surface de la feuille d'aluminium, une couche de revêtement accrue améliorera la conductivité électrique de l'électrode, cela est principalement dû à la rugosité accrue de la surface de la feuille d'aluminium de la couche de revêtement, rend les particules de matériau actif et le contact fluide mieux, mais si l'épaisseur du revêtement est épaisse ou si l'uniformité du revêtement est trop mauvaise,

Figure 3. (a) résistance de la feuille de revêtement de carbone 4 m ; (b) résistance de feuille de revêtement de carbone 4 m; (c) résistivité d'électrode de trois états différents

Figure 4. Schéma de principe de la morphologie de surface d'une feuille d'aluminium noire revêtue de carbone¹

En un mot, l'ajout d'une couche intermédiaire efficace entre le matériau actif et le fluide collecteur de métaux, en plus d'améliorer la résistance de contact interfaciale, il présente également les avantages synergiques potentiels suivants : (1) une couche conductrice chimiquement et électrochimiquement stable peut servir de une barrière de diffusion efficace, Empêcher la diffusion de l'oxygène résultant de réactions secondaires lors de la décomposition de l'électrolyte et/ou des réactions d'enrobage lithium-ion, Empêcher efficacement la formation de couches d'oxyde à la surface du fluide collecteur de métaux, Empêcher ainsi la dégradation ; (2) la couche conductrice raisonnablement formulée a une bonne conductivité, de grandes zones de contacts peuvent être formées, une faible résistance au niveau du collecteur de fluide et de l'interface de revêtement actif, ce qui favorise le processus de transfert de charge rapide ;

3. Résumé

La feuille d'aluminium au charbon de bois est une sorte de collection de fluide cathodique progressivement sélectionnée par divers fabricants de batteries. L'évaluation des différentes formules et procédés de la feuille d'aluminium au carbone joue également un rôle important dans le développement de la collecte des fluides. En testant les paramètres de résistance de la feuille d'aluminium revêtue de carbone, elle peut aider à évaluer les différences dans la formule et le processus, tout en aidant les chercheurs sur les batteries au lithium à surveiller la stabilité du processus de sous-couche.

Documents de référence

1. Busson, C, Blin, MA, Guichard, P., Soudan, P., Crosnier, O., Guyomard, D., & Lestriez, B.(2018). Un collecteur de courant amorcé pour le LiFePO4 revêtu de carbone haute performance électrodes sans carbone additif.Journal of Power Sources, 406, 7-17.

2. Chen Peng, Ren Ning, Ji Xuemin, et al. Application d'une feuille d'aluminium revêtue de charbon de bois dans des batteries au lithium graphite / lithium fer phosphate [J]. New energy Progress, 2017,5 (2): 157-162.

3. Li Min, et al.Effet de la feuille d'aluminium au carbone revêtue sur les performances des batteries lithium fer phosphate [J].Energy Storage Science and Technology, 2020,9 (6), 1714-1719.