Le système de distribution de pression caractérise rapidement la planéité initiale de la cellule électrique
Dans le procédé existant, la méthode de mesure de la planéité de l'alvéole est principalement la méthode d'observation visuelle, la mesure d'épaisseur micrométrique ou la méthode de balayage laser. La méthode d'observation visuelle consiste à utiliser la lumière visible pour observer l'état de surface de la cellule, est une méthode d'observation grossière mais non quantitative, bien que l'observation en lumière visible soit rapide, elle ne peut pas donner quantitativement la différence de planéité de la cellule. La méthode de numérisation laser consiste à utiliser un équipement optique pour numériser tout le contour de la cellule dans un modèle 3D, puis à calculer la différence entre la valeur d'épaisseur globale et la valeur d'épaisseur de la section, qui peut être mesurée quantitativement, mais l'équipement est coûteux. , avec une application limitée【1】
Certains chercheurs ont également simulé la cartographie de la distribution des forces de surface de la cellule du module par simulation, qui peut également voir le phénomène évident de la distribution inégale de la pression, qui d'une part est liée à la planéité initiale de la cellule, d'autre part est également lié à la différence de répartition des contraintes causée par la répartition inégale de la densité de courant dans le processus de charge et de décharge ultérieur【2】. Cet article utilise le système de distribution de pression cellulaire (BPD1000) pour surveiller la distribution de pression de différentes positions de la cellule, afin de quantifier et d'évaluer rapidement la planéité de différentes tailles de cellule.
Figure 1. Simulation de la répartition des contraintes des cellules du module simulé【2】
1. Équipement de test : système de test de gonflement in situ SWE2110, système de distribution de pression cellulaire, modèle BPD1000 (IEST), avec une résistance à la pression maximale d'environ 8,8 MP a.
Figure 2. Schéma de principe du test de distribution de pression cellulaire
2. Paramètre d'essai
2.1 Les informations sur la cellule sont présentées dans le tableau 1
Tableau 1. Informations sur la cellule
2.2 Processus de test : placez la cellule dans la chambre d'essai de l'analyseur de gonflement in situ (SWE2110), placez le film de distribution de pression sur la surface de la cellule, définissez le mode d'écart constant, ajustez la pression d'écart constante de 300 kg (c'est-à-dire appliquez 300 kg force externe à la cellule), activer le système de distribution de pression (BPD1000) pour collecter et afficher les données de distribution de pression de surface de la cellule.
2.Interprétation du résultat
À l'aide du système de distribution de pression (BPD1000), testez respectivement la distribution de pression des trois cellules suivantes, selon 9,5 * 9,5 mm divisés en chaque petite zone, et l'échelle de couleurs affiche la force de la cellule, comme illustré à la figure 3 : la distribution des contraintes de trois cellules est incohérent, si vous additionnez chaque force de zone, vous constaterez que la force totale sera inférieure à 300 kg, cela est principalement dû à l'écart entre l'agencement du capteur à couche mince et la pression d'écart n'est pas calculée.
Figure 3. Courbe de variation de tension et de pression de la cellule pendant la charge et la décharge
Une analyse plus approfondie de la surface des différentes positions de la raison de la planéité, comme le montre la figure 4,3 # parce que la taille du cratère de la feuille d'aluminium a une plus grande marge, la queue de la tête de la cellule ne montre aucune pression de pression. La position de la bande de finition, montre une plus grande pression, c'est probablement l'un des facteurs importants conduisant à son inégalité.
Figure 4. 3 # Comparaison entre la distribution de la pression cellulaire et la cellule physique
L'analyse de la répartition de la pression de la cellule 2 # est illustrée à la figure 5 : il est évident que la position de la languette positive et négative est évidente, et la position du bord sans papier autocollant est fondamentalement libre, de sorte que la spécification d'épaisseur de la languette et l'adhérence du papier adhésif sont susceptibles d'être l'un des facteurs importants affectant le nivellement de la cellule 2 #.
Figure 5. 2 # Comparaison entre la distribution de la pression cellulaire et la cellule physique
Pour 1 #, les cellules n'ont pas montré de corrélation similaire avec les cellules 2 # et 3 #, ce qui indique qu'il existe d'autres facteurs de conception plus profonds en plus des facteurs de bande et de tabulation. Les techniciens concernés peuvent effectuer une analyse plus approfondie en conséquence.
Figure 6. 1 # Comparaison entre la distribution de la pression cellulaire et la cellule physique
Réglez la pression initiale de 300 kg pour mesurer la pression sur la surface de la cellule dans un mode d'écart constant. Dans ce cas, l'épaisseur inégale de la cellule entraînera une répartition inégale de la pression d'essai. L'épaisseur inégale ou la distribution de pression comprennent principalement : (1) L'épaisseur inégale de l'électrode provoque la planéité de la cellule. D'une manière générale, l'épaisseur des électrodes positives et négatives est de 100 à 200 μm. Si l'écart d'épaisseur des électrodes positive et négative est supérieur à 5 μm et que le nombre d'électrodes positives et négatives est de 41 pièces, l'écart d'épaisseur peut atteindre 0,2 mm; (2) Épaisseur inégale du séparateur, le film aluminium-plastique provoque une cellule inégale ; (3) L'électrode et le séparateur ne sont pas assez proches. D'une manière générale, après la stratification, la cellule subira un traitement de mise en forme thermoplat, La mise en forme de la pression thermique peut faire en sorte que l'électrode et le séparateur se chevauchent plus étroitement et réduisent l'écart, réduisant ainsi la résistance interne de la batterie. En même temps, cela améliorera également l'uniformité de l'épaisseur des cellules ; (4) Pendant le processus d'étanchéité par injection de cellule, en raison du faible degré de vide, l'étanchéité et le vide seront incomplets. La présence de gaz dans le film aluminium-plastique peut également entraîner une épaisseur inégale de la cellule ; (5) Gonflement après absorption de l'agent conducteur et du liant, il augmente l'épaisseur de la cellule. Si l'agent conducteur et le liant ne sont pas uniformément répartis dans l'électrode, cela peut également entraîner une épaisseur de cellule inégale ; (6) L'électrolyte se décompose au cours du processus de pré-charge et de vieillissement. La production de gaz peut également entraîner une épaisseur de cellule inégale.
Lorsque l'épaisseur de la cellule n'est pas uniforme, l'électrode sera soumise à différentes pressions de coque de film aluminium-plastique dans le processus de charge et de décharge, ce qui peut conduire à l'uniformité de l'état de charge et de décharge, et réduire la capacité et la stabilité de la batterie. Par conséquent, la planéité doit être contrôlée pour améliorer la cohérence de la conception et de la fabrication. Une attention particulière sur les processus comprend : (1) L'épaisseur du revêtement des électrodes et de la pression des rouleaux doit être contrôlée pour améliorer l'uniformité de l'épaisseur ; (2) Processus de pressage thermique approprié pour améliorer l'uniformité de l'épaisseur ; (3) Processus de poinçonnage et d'assemblage de film aluminium-plastique pour assurer la planéité de la cellule; et (4) un bon processus d'étanchéité des fluides d'injection de liquide pour assurer l'élimination de l'air interne et l'uniformité de l'électrolyte.
Résumer
Cet article décrit la planéité de surface de la cellule de poche en utilisant le système de distribution de pression de cellule de poche (BPD1000). D'après l'analyse des résultats, il existe une certaine corrélation entre la conception du processus cellulaire et la distribution de la pression cellulaire (planéité). Les techniciens peuvent formuler des normes de distribution appropriées via le système de distribution de pression pour surveiller la stabilité du lot de la cellule expédiée.
Documents de référence
1. Bo Xu Ren Zhengxin Zheng Yanjun Ma Hua Liu Feng Wang Chiwei. Méthode de détermination quantitative de la planéité cellulaire [P]. Chine : CN112665548B, 2022.5.
2. Yongkun Li, Chuang Wei, Yumao Sheng, Feipeng Jiao et Kai Wu. Force de gonflement dans les batteries lithium-ion, Ind. Eng. Chem. Res, 2020, 59, 27, 12313–12318.