Évaluation de l'uniformité de la méthode de résistance du collecteur de courant d'amorce et de l'électrode

La feuille de cuivre et la feuille d'aluminium sont utilisées comme collecteur de courant des électrodes de batterie lithium-ion, qui peuvent conduire des électrons et transporter des matériaux actifs. La stabilité chimique et électrochimique du collecteur de courant affectera également le cycle, la vitesse et les performances de sécurité de la cellule de batterie. Le collecteur de courant idéal doit avoir les conditions suivantes : conductivité élevée, stabilité élevée, liaison solide, faible coût, flexible et mince, etc.¹. Un certain degré de traitement de surface du collecteur de courant, tel qu'un traitement de rugosité, un traitement de nettoyage et un sous-revêtement de carbone conducteur, peut améliorer les performances du collecteur de courant et ainsi améliorer les performances de la cellule de batterie. La figure 1 montre plusieurs méthodes couramment utilisées dans l'industrie des batteries au lithium. Collecteur de courant après traitement de surface. Feuille d'aluminium revêtue de carbone, comme l'un des collecteurs de courant modifiés à électrode positive les plus couramment utilisés² à l'heure actuelle, a montré une bonne stabilité dans les performances du cycle cellulaire. Étant donné que le carbone conducteur enduit sur la surface de la feuille d'aluminium est inférieur, généralement plusieurs microns, comme le montre la figure comme indiqué en 2, par conséquent, l'uniformité et la stabilité du revêtement d'apprêt doivent également être ciblées et surveillées. Dans cet article, la méthode de test de résistance d'électrode est utilisée pour comparer la différence entre la résistance de la feuille d'aluminium après l'apprêt et sa résistance d'électrode correspondante après laminage, puis analyser l'uniformité de la feuille d'Al revêtue de carbone et son influence sur le résistance des électrodes.

Figure 1. Plusieurs collecteurs de courant traités en surface couramment utilisés dans l'industrie des batteries au lithium (image provenant d'Internet)

 Figure 2. Schéma de principe de la section transversale de l'électrode enrobée de base

Matériel expérimental et méthodes d'essai

1.1Équipement expérimental : compteur de résistance d'électrode, modèle BER1300 (IEST), diamètre d'électrode 14 mm, peut appliquer une pression de 5 à 60 MPa. L'équipement est illustré aux figures 3(a) et 1(b).

Figure 3. (a) Diagramme d'apparence BER1300 ; (b) Schéma de structure du BER1300

1.2 Quatre groupes d'échantillons à tester : feuille d'Al vierge, feuille d'Al revêtue de carbone, électrode vierge (feuille d'Al vierge + revêtement de matière active), électrode revêtue de carbone (feuille d'Al revêtue de carbone + revêtement de matière active) ;

1.3 Méthode de test : coupez l'échantillon d'électrode à tester en une taille rectangulaire d'environ 5 cm × 10 cm, placez-le sur la table d'échantillons, réglez la pression de test, le temps de maintien et d'autres paramètres sur le logiciel MRMS, démarrez le test et le logiciel lit automatiquement l'épaisseur de l'électrode, la résistance, la résistivité, la conductivité et d'autres données.

 L'analyse des données

Les résultats des tests d'épaisseur et de résistivité des quatre groupes d'échantillons sont présentés sur la figure 4. On peut voir à partir des données d'épaisseur que l'épaisseur de la couche de carbone conductrice de l'amorce est d'environ 2,3 µm. Comparaison des valeurs d'épaisseur StDev des quatre groupes d'échantillons : Feuille d'aluminium vierge≈Feuille d'aluminium revêtue de carbone<Électrode de feuille vierge ≈ électrode revêtue de carbone, ce qui indique que la couche de carbone conductrice a peu d'effet sur l'uniformité de la distribution d'épaisseur de la collecteur de courant et électrode, il est donc difficile de simplement Les données d'épaisseur évaluent l'uniformité de l'amorce.

La comparaison de résistivité des quatre groupes d'échantillons : feuille d'Al vierge < feuille d'Al revêtue de carbone < électrode de feuille vierge < électrode revêtue de carbone, indiquant que l'ajout d'un apprêt au collecteur de courant réduira la conductivité de l'électrode, mais parce que le revêtement peut augmenter la matière active L'adhérence avec le collecteur de courant améliore la stabilité du cycle de la cellule, de sorte que le processus de revêtement d'apprêt approprié peut être sélectionné en fonction des exigences de performance de la cellule. Comparaison des valeurs de résistivité StDev des quatre groupes d'échantillons : feuille d'aluminium vierge

Figure 4. (a) Quatre ensembles de données d'épaisseur d'échantillon ; (b) Quatre ensembles de données de résistivité d'échantillon

Conclusion

L'épaisseur de la sous-couche est de 2 à 3 μm et il est difficile d'évaluer son uniformité uniquement par la mesure de l'épaisseur. La distribution de résistivité de l'électrode de sous-couche est mesurée par le compteur de résistance d'électrode BER1300, qui peut obtenir une bonne uniformité de la feuille d'Al revêtue de carbone et de l'électrode revêtue de carbone. Évaluez les performances, ce qui permet de surveiller et d'améliorer le processus de revêtement d'apprêt.

Référence

1.Ni Jiangfeng, Zhou Henghui, etc. Recherche sur les collecteurs de courant pour batteries lithium-ion[J]. Batterie, 2005, 32(2) : 128-130.

2.Li Junpeng, Dang Haifeng, etc. L'effet du traitement de surface du collecteur de courant en aluminium sur les performances des batteries lithium-ion [J]. Galvanoplastie et finition, 2005, 16(005).