Méthode de décomposition de la résistance de contact des feuilles d'électrodes au lithium
La pièce polaire est une sortie importante du processus frontal de la batterie. La résistance électronique (conductivité) de la pièce polaire affecte la puissance, la fiabilité et la sécurité de la batterie complète. En même temps, il est étroitement lié aux processus d'agitation, d'enrobage et de laminage. Par conséquent, la mesure Le changement de résistance de la pièce polaire peut mieux évaluer les performances du réseau conducteur électronique pendant le processus de production de la pièce polaire, évaluer l'uniformité de la microstructure de l'électrode et surveiller la stabilité du processus de fabrication de la pièce polaire, et aider à améliorer la formule de la pièce polaire et les paramètres de mélange, de revêtement et de contrôle du processus de laminage. Maintenant, la résistance électronique de la pièce polaire est principalement caractérisée par la méthode à deux sondes pour caractériser la résistance interne de pénétration globale de la pièce polaire. La résistance totale mesurée comprend la résistance du revêtement, la résistance de l'interface du revêtement et du collecteur de courant, et la résistance du collecteur de courant lui-même¹⁻⁴, Par exemple, le schéma de principe de la caractérisation de la résistance électronique d'une pièce polaire unilatérale est illustré à la figure 1, où RSUISreprésente la conductivité électronique entre les particules solides à l'intérieur du revêtement de l'électrode, et R2 représente la résistance de contact entre le revêtement et le collecteur de courant, qui peut être utilisée pour évaluer l'adhérence La performance d'adhérence entre l'agent de jonction et le revêtement et le collecteur de courant, et R1 et R4 sont les résistances parasites introduites par la méthode à deux sondes, et ces deux parties sont censées être déduites.
Dans le processus de test électronique des pièces polaires, afin de contrôler plus finement la qualité du revêtement de l'électrode, nous espérons souvent que la valeur de résistance testée pourra être davantage décomposée, et RSUIS, R2, R1 et R4 sont calculés séparément, puis la pièce polaire peut être contrôlée plus précisément Qualité, comme l'optimisation de la formule pour améliorer la conductivité du revêtement d'électrode, la réduction de la résistance d'interface entre le revêtement et le collecteur de courant, etc. Le but de cet article est de fournir une méthode de décomposition pour tester la résistance totale de la pièce polaire. Lors de la décomposition de la résistance de contact, on suppose d'abord que la couche d'électrode du matériau actif est une structure conductrice en phase pure et que la conduction électronique satisfait la loi d'Ohm; deuxièmement, la résistance parasite introduite dans le processus de test et la résistance d'interface entre le revêtement et le collecteur de courant sont unifiées dans la résistance de contact, puis tout La résistance de la feuille d'électrode testée comprend deux parties : la résistance du revêtement d'électrode lui-même et la résistance de contact. Sur la base des hypothèses ci-dessus, nous décomposons la résistance de contact en testant la résistance d'électrode de différentes épaisseurs, de manière à effectuer une analyse préliminaire de la résistance de contact dans différents états.
Figure 1. Schéma de principe de la méthode à deux sondes pour mesurer la résistance de la pièce polaire
1.Équipement expérimental et méthodes d'essai
1.1 Matériel expérimental
Le modèle d'équipement de test est BER2500 (IEST), le diamètre de l'électrode est de 14 mm et la plage de pression pouvant être appliquée est de 5 à 60 MPa.
L'équipement est illustré à la figure 2 (a) et (b)
Figure 2. (a) Apparence du BER2500 ; (b) Structure du BER2500
1.2 Préparation et test des échantillons
Trois états de pièces polaires ternaires ont été préparés : déroulé, laminé basse pression et laminé haute pression. Le compteur de résistance de feuille polaire BER2500 est utilisé pour le test de résistance dans des conditions de pression fixe (25MPa). L'ajustement des différentes épaisseurs des pièces polaires est réalisé en contrôlant l'écart de la lame de revêtement, et les tailles d'écart sont de 125 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm et 300 μm. Ensuite, ces pièces polaires ont été soumises respectivement à un laminage non roulant, à un laminage à petite pression et à un laminage à haute pression, et trois types de pièces polaires ont été obtenus sous chaque espace de revêtement.
Figure 3. Trois états des pièces polaires
2. Analyse des données
La résistance obtenue par le test de la pièce polaire de la batterie comprend la résistance du revêtement lui-même et la résistance de contact. Étant donné que la formule d'électrode et le processus de fabrication sont les mêmes, dans les mêmes conditions de compactage, en supposant que la résistivité ρ du revêtement est la même, et que la surface S de l'échantillon d'essai d'électrode est également la même (un cercle d'un diamètre de 14 mm ), puis l'épaisseur L du revêtement de l'électrode La relation avec la résistance RAM est : RSUIS = ρL/S. On peut voir d'après la formule que plus l'épaisseur de l'électrode est grande, plus la résistance du revêtement de l'électrode est grande. La résistivité du revêtement d'électrode est liée à la formulation de l'électrode (la même pour tous les échantillons de cet article) et à la densité de compactage (densité de compactage différente sous différentes pressions). La résistance de contact Relse comprend la résistance de contact de la sonde côté revêtement et la résistance de contact de l'interface entre le revêtement et le collecteur de courant. La résistance R3 du collecteur de courant lui-même et la résistance R4 de la sonde côté collecteur de courant sont très faibles. Il est de 0,5 mΩ lorsqu'il est testé directement avec une feuille d'aluminium vide négligeable par rapport aux revêtements. Parmi eux, la résistance de contact de la sonde plane côté revêtement est généralement liée à l'état de la rugosité de la surface du revêtement. Plus la surface du revêtement est lisse, plus la résistance de contact de la sonde est faible. La résistance de contact du collecteur de courant et du revêtement est liée au compactage de l'électrode. Plus le compactage est important, plus la surface de contact entre le revêtement et le collecteur de courant est grande, plus le contact est proche et plus la résistance est faible. La résistance totale des électrodes testées est : plus le contact est proche et plus la résistance est faible. La résistance totale des électrodes testées est : plus le contact est proche et plus la résistance est faible. La résistance totale des électrodes testées est :
RSUIS =ρL/S + Relse
Le test de résistance a été effectué sur des pièces polaires d'épaisseurs différentes sous trois états de compactage, et la courbe de relation entre la résistance totale du test d'électrode et l'épaisseur de l'électrode est illustrée à la figure 4. D'après les résultats d'ajustement des 5 points, la résistance totale et l'épaisseur satisfont fondamentalement à une relation linéaire, et plus la pression de laminage est élevée, plus la linéarité est élevée. Les résultats de pente et d'interception de l'ajustement linéaire sont répertoriés dans le tableau 1. On peut voir à partir de la formule que la pente de la ligne droite est le rapport de la résistivité du revêtement à la surface ρ/S, la surface peut être calculée si ρ est connu, et l'ordonnée à l'origine est la résistance de contact Relse. On peut voir sur la figure 4 et le tableau 1 que pour la pièce polaire non enroulée, la résistivité du revêtement est relativement faible, mais à mesure que la pression de laminage augmente, la résistivité du revêtement devient de plus en plus grande. Dans la feuille d'électrode positive, la conductivité des particules actives est bien inférieure à celle de l'agent conducteur, et les électrons sont principalement transportés à travers l'agent conducteur. La teneur relativement élevée en agent conducteur dans la pièce polaire non enroulée a formé un réseau perméable conducteur tridimensionnel complet, et la résistivité est relativement faible. Après laminage, les particules actives sont constamment compactées et en contact les unes avec les autres, mais ce réseau conducteur est coupé, et la résistivité de l'électrode continue d'augmenter. La résistance du revêtement d'électrode est liée à la formulation de l'électrode, en particulier à la teneur en agent conducteur et à la densité de compactage du revêtement. Lorsque la pièce polaire non enroulée peut ne pas avoir formé un réseau perméable conducteur, un bon enroulement peut augmenter la connectivité entre les agents conducteurs. baisser la résistance. Par conséquent, le revêtement de l'électrode doit optimiser le compactage en fonction de la formulation de l'électrode et des caractéristiques microstructurales. D'après les données, lorsque la pièce polaire n'est pas enroulée, le rapport des deux résistances de contact à la résistance totale est relativement important, atteignant 52,8 %, ce qui est principalement dû à la faible adhérence entre le revêtement et le collecteur de courant dans le non- pièce polaire roulée. Forte, la résistance de contact de l'interface est relativement grande. Au fur et à mesure que la pression de laminage augmente, l'adhérence entre le revêtement et le collecteur de courant augmente progressivement, la surface de contact augmente et la résistance diminue ; en outre, la surface du revêtement est plus lisse après le laminage et la résistance de contact de la sonde côté revêtement est également plus faible. La proportion des deux types de résistance de contact n'est que de 6,7 %, ce qui montre que pour la feuille d'électrode avec laminage à haute pression (densité de compactage d'environ 3,5 g/cm³), la conductivité électronique de la couche de matériau actif est évaluée par la sonde à deux sondes méthode. Moins touché.
Figure 4. Courbes de test de résistance des électrodes dans trois états
Tableau 1. Statistiques de résistance de contact
3. Résumez
Dans cet article, en testant la résistance de feuilles d'électrodes positives de différentes épaisseurs, combinées à la loi d'Ohm, la résistance de contact dans la feuille d'électrode est décomposée et on constate que lorsque le compactage de la feuille d'électrode est élevé, la résistance de contact entre la couche de matériau actif et le collecteur de courant et la résistance de contact entre la borne de test et l'électrode La résistance de contact de la surface de la feuille est relativement faible, de sorte que la conductivité électronique de la couche de matériau actif peut être évaluée plus objectivement.