Étude sur la corrélation entre la formule du lisier et la résistivité

La suspension d'électrode positive et négative de batterie au lithium est un système de mélange biphasé solide-liquide formé par la substance active, l'agent conducteur et le liant dispersés dans le solvant. La bouillie d'électrode idéale doit répondre aux exigences suivantes : (1) disperser autant que possible la substance active et l'agrégat de particules d'agent conducteur ; (2) ouvrir la longue chaîne d'agent conducteur pour disperser davantage l'agent conducteur de chaîne ; (3) former l'arrangement le plus approprié de substance active, conductrice et liant; (4) maintenir la structure de suspension optimale et la stabilité de la composition du lisier et empêcher le tassement et l'agglomération. L'uniformité et la stabilité affectent grandement la consistance et les propriétés électrochimiques de la cellule. Si les particules solides sont inégalement dispersées ou se déposent rapidement dans le solvant,

Dans la conception de l'électrode de la batterie lithium-ion, le réseau tridimensionnel formé par l'agent conducteur relie les particules actives, qui est la voie principale de transmission des électrons. De plus, lorsque la très faible conductivité électronique de la substance active, en particulier du matériau cathodique, nécessite également l'agent conducteur pour favoriser la conduction électronique. 

Par conséquent, dans la conception des batteries lithium-ion, nous devons sélectionner l'agent conducteur correspondant en fonction des différents matériaux actifs et des différents objectifs (amélioration des performances du multiplicateur, des performances du cycle et amélioration de la capacité spécifique irréversible). Le matériau, la morphologie, la taille des particules, l'ordre de mélange, la quantité d'ajout de l'agent conducteur et l'état composé des différents types d'agents conducteurs ont tous des effets différents sur les batteries lithium-ion. De plus, l'état de distribution de l'agent conducteur est également critique. , L'état de distribution possible de l'agent conducteur dans la bouillie est tel que représenté sur la figure 1 : (1) l'agent conducteur se rassemble, non dispersé ; (2) Dispersion uniforme de l'agent conducteur, Mais individuellement en suspension dans le lisier, Pas étroitement combiné avec l'agent conducteur de matière active ; (3) État de distribution idéal de l'agent conducteur dans la boue : dispersion uniforme de l'agent conducteur, forme une fine couche conductrice à la surface des particules de matériau actif ; L'agent conducteur est en contact étroit avec la surface des particules de matière active, permettant aux électrons de participer efficacement à la réaction d'élimination/inclusion du lithium ; Les agents conducteurs sont connectés les uns aux autres, forment une voie électronique avec chaque particule de matière active. Permettre aux électrons de participer efficacement à la réaction d'élimination / d'inclusion du lithium ; Les agents conducteurs sont connectés les uns aux autres, forment une voie électronique avec chaque particule de matière active. Permettre aux électrons de participer efficacement à la réaction d'élimination / d'inclusion du lithium ; Les agents conducteurs sont connectés les uns aux autres, forment une voie électronique avec chaque particule de matière active.

Figure 1 État de distribution de l'agent conducteur dans le lisier

Mesurer la résistivité du lisier permet d'évaluer la dispersion et la conductivité des particules au niveau du lisier. À l'heure actuelle, l'agent conducteur étudie le modèle de réseau conducteur, mais l'analyse quantitative de la résistivité est rare. Cet article analyse la relation entre la teneur en solides, la résistivité et la viscosité, et vérifie le type de conductivité de l'électrode positive et négative en modifiant la courbe courant-tension.

1 méthode d'essai

1.1 Équipement de test : le BSR2300 est utilisé pour représenter la résistivité positive et négative de la pâte d'électrode avec différentes teneurs en solides et viscosité.

Figure 2. Diagramme d'apparence du BSR2300

1.2 Rapport de lisier :

Tableau 1 Ratio de bouillie

2 Résultats des tests

Selon la formule du tableau 1, la pâte d'électrode positive et négative avec une teneur en solide différente est configurée respectivement pour tester la viscosité et la résistivité respectivement. 

Comme le montre le tableau 2, la viscosité de la pâte d'électrode positive et négative augmente avec l'augmentation de la teneur en solides, tandis que la résistivité diminue constamment. Comme le montre la figure 3, lorsque la teneur en solides de L CO est supérieure à 50 %, la viscosité augmente fortement, cela peut être dû au fait que, à mesure que la teneur en solides augmente, les particules d'oxyde de lithium et de cobalt par unité de volume augmentent, la densité élevée de particules d'oxyde de lithium et de cobalt la collision aggravera la force d'interaction entre les particules dans le système, entraînant une augmentation de la viscosité et une forte augmentation du point de seuil entre les particules. Comme le montre la figure 3, lorsque la teneur en solide du graphite est inférieure à 35 %, la résistivité diminue à mesure que la teneur en solide augmente, et lorsque la teneur en solide est supérieure à 35 %, la résistivité change lentement avec la teneur en solide,

Tableau 2. Contenu solide, viscosité et résistivité de la bouillie d'électrode positive et négative

FIGUE. 3 Résistivité et viscosité de la tendance de changement de pâte d'électrode positive et négative avec un contenu solide

Afin d'étudier plus avant le mode de conductivité électrique dans le système de boue d'électrode positive-négative de la batterie au lithium, l'expérience IV a été conçue pour le vérifier, comme le montre la figure 4. le courant a été appliqué respectivement à la pâte d'oxyde de lithium-cobalt et à la pâte de graphite, et le signal de tension a été recueilli. La figure 4 montre que la relation linéaire entre le courant et la tension est évidente. La loi d'Ohm composite de base montre que les types conducteurs de pâte positive d'oxyde de lithium-cobalt et de pâte négative de graphite sont principalement une conductance électronique, c'est-à-dire que les électrons sont transmis aux particules elles-mêmes par le contact entre les particules, puis construisent un multi-dimensionnel réseau conducteur, montrant une certaine performance conductrice.

un

Figure 4. Courbe du matériau IV

Résumer

Dans cet article, BSR2300 a été utilisé pour analyser la relation entre la résistivité, la viscosité et la teneur en solides de la pâte d'électrode positive et négative de la batterie au lithium, et a constaté que la résistivité de la pâte d'électrode positive et négative est considérablement réduite avec l'augmentation de la teneur en solide. Pendant ce temps, à travers la courbe IV pour prouver que le système de pâte d'électrode positive et négative de la batterie au lithium est basé sur la conductance électronique.

Documents de référence

1. BGWestphal et al.Journal of Energy Storage 11 (2017) 76–85.

2. Kentaro Kuratani et al. Journal of The Electrochemical Society, 166 (2019) (4) A501-A506.