La méthode de résistance d'électrode est utilisée pour évaluer l'uniformité du revêtement sur la surface AB de la pièce polaire

Batteries lithium-ionsont un système complet assemblé à partir d'électrodes positives et négatives, de séparateurs et d'électrolytes. Lorsque la batterie fonctionne, des électrons et des ions sont transportés dans la microstructure des électrodes et une série de réactions chimiques et électrochimiques se produisent. Par conséquent, la conductivité de la pièce polaire et l'uniformité du réseau conducteur sont des facteurs importants affectant les performances de la batterie. Pour le processus de revêtement des pièces polaires, la plupart d'entre eux sont actuellement des revêtements monocouche double face. Une fois le revêtement du côté A terminé, le revêtement du côté B est effectué. 

La méthode d'évaluation de l'uniformité du revêtement des deux côtés utilise principalement la mesure de l'épaisseur ou la densité de surface, mais lorsque la suspension change dans une certaine mesure en raison de la différence de temps de revêtement, l'uniformité conductrice de la surface AB peut également être différente. Comment évaluer plus complètement l'uniformité de la pièce polaire double face est la clé du contrôle de la qualité de la pièce polaire¹. Dans cet article, la méthode de résistance de la feuille polaire est utilisée pour essayer différentes méthodes de test pour distinguer la différence entre la surface AB, et enfin la méthode de mesure qui peut effectivement distinguer la différence est clarifiée, qui peut être utilisée pour évaluer la consistance du revêtement et processus de laminage, et aider le contrôle de la qualité du processus de production cellulaire. 

Figure 1. Rouleau de pièce polaire double face

1. Matériel expérimental et méthodes de test

1.1Matériel expérimental :modèle BER1300 (IEST), le diamètre de l'électrode est de 14 mm et l'équipement est illustré aux figures 2 (a) et 2 (b).

Figure 2. (a) Apparence du BER1300 ; (b) Structure du BER1300

1.2 Méthode d'essai : Placez la pièce polaire à tester entre les deux électrodes du compteur de résistance de la pièce polaire, définissez les paramètres de pression de test et de temps de séjour sur le logiciel MRMS, démarrez le test et le logiciel lira automatiquement les données telles que l'épaisseur de la pièce polaire, la résistance , résistivité et conductivité.Chaque pièce polaire est sélectionnée au hasard à partir de différentes positions pour le test, et le coefficient de variation COV (coefficient de variation) est calculé selon la formule (1). Plus le COV est grand, plus l'uniformité de la pièce polaire est mauvaise.

2. Évaluer l'importance de l'uniformité du revêtement de surface AB

2.1 Raisons possibles des différences de couche de finition AB

L'étape du processus de revêtement implique de nombreux paramètres de processus, dont chacun affecte différemment la pièce polaire revêtue. Par exemple, les paramètres caractéristiques de la suspension, la suspension d'électrode sont des particules solides actives à l'échelle du micron, des particules d'agent conducteur à l'échelle nanométrique en suspension dans la solution de liant, les particules solides sont soumises à la gravité, à la force de mouvement brownienne, à la flottabilité, etc., il y a sédimentation, mouvement brownien aléatoire, agglomération- dépolymérisation et autres processus de mouvement, de sorte que l'état de distribution de l'agent conducteur de la suspension, les particules actives et l'interaction entre elles changeront inévitablement, ce qui affectera l'uniformité du revêtement. Par conséquent, pendant le processus de revêtement, il peut y avoir des différences dans le sens de la longueur de la pièce polaire et de la surface AB, telles qu'une densité de surface incohérente, 

En même temps, pendant le processus de séchage du revêtement humide de l'électrode, lorsque le processus de séchage au solvant migre vers la surface de la pièce polaire, les particules de liant et d'agent conducteur dissoutes dans le solvant peuvent migrer avec l'évaporation du solvant, provoquant le liant flotte et conduit l'électricité. La distribution de l'agent est également inégale, en particulier après le revêtement et le séchage de la surface A, le processus de revêtement de la surface B est effectué. Lorsque les paramètres de séchage de la surface B sont les mêmes que ceux de la surface A, en raison de l'influence du revêtement de surface A, le revêtement humide de la pièce polaire de surface B L'état et la vitesse de séchage peuvent être différents, ce qui peut facilement conduire aux différences de surface AB, notamment l'état de répartition du liant et de l'agent conducteur,

2.2 Effet de la différence de revêtement de surface AB sur les performances

La différence de revêtement de surface AB conduira inévitablement à une mauvaise consistance de la batterie, en particulier la différence de revêtement de surface AB peut entraîner les problèmes suivants : (1) La densité des deux surfaces est incohérente, ou le taux d'utilisation du matériau actif est incohérente en raison de la différence de conductivité, ce qui conduit à la surface AB réelle. Le rapport de capacité N/P des électrodes négative et positive est différent, et il peut y avoir un phénomène selon lequel le lithium ne sera pas déposé d'un côté et le lithium sera déposé de l'autre côté ; (2) En raison de la différence de conductivité du côté AB, le degré de lithiation ou l'état de charge des deux côtés de la batterie est différent. Au cours du cycle à long terme, l'accumulation à long terme de différentes contraintes sur la surface AB va provoquer des fissures dans la pièce polaire, et le revêtement tombera et échouera. Par conséquent, il est très important d'évaluer l'uniformité et la différence de la couche de finition AB.

3. Analyse des données

3.1 Introduction de cinq méthodes d'essai

Afin d'évaluer la consistance du revêtement du côté AB de la pièce polaire double face, nous utilisons cinq méthodes de test, comme illustré à la figure 3, dans lesquelles les méthodes 1 et 2 consistent à placer l'avant et l'arrière de la pièce polaire au milieu. des électrodes de test supérieure et inférieure, et méthodes 3 et 4 Les pièces d'électrode sont pliées dans des directions opposées et placées au milieu des électrodes de test supérieure et inférieure. La méthode 5 est basée sur la méthode 4. Coupez la ligne pliée pour déconnecter les pièces d'électrode aux coins, puis placez-les au milieu des électrodes de test supérieure et inférieure. Analysez la résistance totale mesurée par les cinq méthodes de test. 

Le chemin de transmission du courant et la formule de calcul sont illustrés à la figure 3, y compris la résistance du revêtement côté A ou B lui-même, la résistance de la feuille elle-même, l'électrode de test et le revêtement côté A ou B Résistance de contact de la couche, revêtement à- résistance de contact de la feuille et résistance de contact revêtement à revêtement. En ignorant la légère différence entre le revêtement de surface AB et l'état de surface des électrodes supérieure et inférieure, on peut théoriquement déduire des formules de calcul de chaque méthode qu'il n'y a pas de différence significative entre le mode 1 et le mode 2, et la différence entre Le mode 3 et le mode 4 proviennent principalement du revêtement de surface A ou B. Parce que le courant appliqué circule plus dans les deux méthodes de test, il choisira de pénétrer la feuille avec une meilleure conductivité.

Figure 3. Schéma de principe de cinq méthodes d'essai de pièces polaires à double face et formule de calcul de résistance théorique

3.2 ÉlectrodeRexistenceJest jenFje suisDANSoui

Sélectionnez les électrodes positives et négatives à double face respectivement pour tester la résistance de l'électrode des cinq manières ci-dessus. Utilisez 25 MPa pour tester la pression, maintenez la pression pendant 15 s et testez 5 points parallèles dans chaque groupe. Les résultats sont présentés à la figure 4. Considérant qu'il peut y avoir des différences dans la répartition globale de l'uniformité des pièces polaires, les valeurs de résistance mesurées par les deux premières façons de placer les pièces polaires à l'avant et à l'arrière peuvent être considérées comme n'ayant aucune différence. , tandis que les deux manières de plier A face vers le haut et de plier B face vers le haut, il existe une différence significative dans la valeur de résistance, et la différence entre les deux méthodes provient principalement de la différence entre les revêtements A et B eux-mêmes. Lorsque la ligne pliée est coupée, on peut clairement voir sur les figures 4 (b) et (d) que la résistance totale augmente plus de deux fois, ce qui est cohérent avec l'explication théorique. A ce moment, le courant appliqué continue après avoir pénétré la feuille. Verticalement à travers le revêtement sous-jacent pour atteindre l'électrode inférieure. Par conséquent, lors de l'évaluation de la consistance du revêtement des feuilles d'électrode positive et négative AB, la résistance de la feuille d'électrode peut être testée en pliant l'avant et l'arrière de la feuille d'électrode.

Figure 4. Tableau de comparaison de la résistance des électrodes utilisant cinq méthodes de test pour les électrodes positives et négatives

4. Conclusion

Dans cet article, leCompteur de résistance de feuille d'électrode série BERde Yuanneng Technology est utilisé pour comparer la différence de résistance des feuilles d'électrodes positives et négatives dans différentes méthodes de test. En combinant l'analyse théorique et les données de mesure réelles, on constate que lorsque la feuille d'électrode positive et négative est utilisée pour les tests, elle peut être utilisée pour distinguer la différence entre le côté AB de la pièce polaire revêtue double face, cette méthode peut être utilisée pour évaluer la cohérence du processus de revêtement et de laminage et aider au contrôle de la qualité du processus de production des cellules.

Les références

1. Lang Peng, Ren Jian. Réflexions sur le développement d'équipements de processus clés pour les batteries lithium-ion dans mon pays [J]. Équipement spécial pour l'industrie électronique. 2009(11): 23-26.

2. Mohit Bajaj, Ravi Prakash, Matteo Pasquali. Une étude informatique de l'effet de la viscoélasticité sur le flux de revêtement de fente de solutions de polymères diluées [J]. J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2008 (149): 104-123