Tương quan điện trở của các mức độ phồng khác nhau của pin

Hiệu suất hệ số nhân của pin ảnh hưởng đến tốc độ và tuổi thọ của quá trình sạc và xả pin. Làm thế nào để giảm nội trở và cải thiện hiệu suất số nhân của pin là hướng mà các nhà nghiên cứu về pin không ngừng khám phá. Điện trở trong của pin bao gồm các thành phần khác nhau, cấu trúc của pin khóa, điện trở trong bao gồm vỏ điện cực dương và âm, tấm điện cực, màng ngăn, màng ngăn, miếng đệm / mảnh đạn và các bộ phận của quá trình chuẩn bị của toàn bộ khóa điện trở của thành phần pin, các mức khác nhau sẽ ảnh hưởng đến điện trở cuối cùng của pin, có thể kiểm soát quá trình thiết kế và sản xuất pin, cải thiện hiệu suất cấp số nhân của pin.

Hình 1. Sơ đồ cấu trúc pin khóa

Hình 2. Phương pháp kiểm tra các mức độ khác nhau của pin

1. Quy trình thử nghiệm & Điều kiện thử nghiệm

1.1 Sơ đồ thí nghiệm:5 bột ternary có điện trở suất khác nhau được lựa chọn, theo tỷ lệ khối lượng 96,5:1,5:2 (hoạt chất: carbon dẫn điện: PVDF) để sản xuất bột nhão với độ cố định 53,3% và tuân theo các quy trình truyền thống: tráng phủ, ép lăn, đột dập, khóa lắp ráp và thử nghiệm.

1.2 Điều kiện thử nghiệm

1.2.1 Điện trở suất của bột: 5 ~ 200MPa, với khoảng cách 50MPa và tốc độ giữ áp suất là 10 giây.

1.2.2 Điện trở suất của bột giấy: kiểm tra liên tục trong 5 phút, với khoảng thời gian khai thác 20 giây.

1.2.3 Điện trở suất của tấm cực: 5MPa, với áp suất giữ trong 15 giây.

1.2.4 Dừng D CR:25℃,20%DOD, xả 1.5C trong 30 giây.

2. Phân tích điện trở suất của các mức độ khác nhau của pin

2.1 Điện trở suất của bột

Năm vật liệu bậc ba có điện trở suất khác nhau được chọn làm điện cực dương của pin khóa. Từ Hình 3(a), khi áp suất tác dụng tăng lên, mật độ nén của năm mẫu nằm trong khoảng từ 2 đến 3g/cm3 và mật độ nén là 3g/cm3, tương ứng với điện trở suất 200MPa, như trong Hình 3(b) ), điện trở suất là 1 # < 2 # < 3 # < 4 # < 5 #.

Hình 3 (a) đường cong mật độ đầm nén của 5 loại bột; (b) so sánh điện trở suất của 5 loại bột

2.2 Điện trở suất Morp

Sau khi 5 mẫu được khuấy theo cùng một công thức, tiến hành kiểm tra điện trở suất bằng điện trở bùn, giá trị điện trở suất sau khoảng 3 phút tương đối ổn định so với cùng kỳ năm ngoái. Tại thời điểm này, có thể tìm thấy từ Hình 4 rằng kích thước điện trở suất của 5 loại bùn là: 1 # <5 # <3 # <2 # <4 #, tương tự như sự thay đổi của loại M, so với bột trạng thái, bùn 3 # và 5 # thấp hơn, điều này có khả năng liên quan đến loại bùn có carbon dẫn điện cao hơn 1,5%, bởi vì độ dẫn điện của carbon lớn hơn nhiều so với vật liệu bậc ba, và mức độ phân tán và trạng thái của nó trong bùn sẽ ảnh hưởng đến đo điện trở dán.

Hình 4. So sánh điện trở suất của năm loại bột giấy

2.3 Điện trở tấm cực

Kiểm tra điện trở suất trong cùng điều kiện trước và sau khi lu ép, như trong Hình 5, mật độ đầm tăng lên 3 g/cm3, phù hợp với trạng thái đầm bột và điện trở suất thấp hơn nhiều so với lu áp suất, chủ yếu là do các hạt hoạt động, các hạt hoạt động và carbon dẫn điện, sự tiếp xúc giữa lớp phủ và bộ thu chất lỏng. Xu hướng điện trở suất hàng năm, tương tự như sự thay đổi loại điện trở suất dán M, điều này cho thấy khi công thức nhất quán, xu hướng điện trở suất dán và cực gần nhau hơn, nhưng trạng thái tiếp xúc của hai hạt khác nhau và bùn chứa nhiều dung môi ảnh hưởng đến điện tử truyền, do đó, giá trị tuyệt đối của điện trở suất (kΩ*cm) lớn hơn đáng kể so với điện trở suất cực (*cm).

Hình 5 (a) mật độ nén của năm cực,;Hình 5 (b) so sánh điện trở suất của năm cực

2.4 Nội trở (DCR)

Khóa tĩnh đã lắp ráp được đặt trong 12h. Sau hai vòng kích hoạt sạc và xả, nó được kiểm tra theo quy trình DCR như trong Hình 6(a). Khi tính toán DCR, chênh lệch điện áp trước và sau khi phóng điện được chia cho dòng phóng điện. Từ Hình 6(b), DCR của ba mẫu đầu tiên nhỏ hơn đáng kể so với 4# và 5#, và khác với xu hướng kháng bùn và bột, trong khi xu hướng kháng bên trong của 4# và 5# phù hợp với bùn và xu hướng điện trở tấm cực. Điện trở trong của khóa được đo bằng điều kiện xả 30 giây chứa điện trở điện tử của từng thành phần, bao gồm điện trở chuyển điện tích và điện trở khuếch tán lithium-ion, do đó có nhiều yếu tố ảnh hưởng hơn và có khả năng không phù hợp với xu hướng kháng của bột,

Hình 6(a) Quy trình kiểm tra DCR; Hình 6 (b) So sánh năm loại DCR 

3. Tóm tắt

Bài báo này đối với các mức độ khác nhau của bột, bùn, kiểm tra điện trở của cực và pin khóa, phân tích mối tương quan giữa điện trở, chúng tôi thấy rằng điện trở suất của bùn và xu hướng điện trở suất cực là tương tự nhau, nhưng do bùn ở trạng thái huyền phù nên điện trở suất là thứ tự có độ lớn nghìn ôm/cm, và cực vì là màng tấm, điện trở là ôm/cm, giá trị tuyệt đối của điện trở suất gần 1000 lần. Từ cấp độ bột đến cấp độ huyền phù, nếu chênh lệch điện trở suất của trạng thái bột nhỏ, xu hướng điện trở suất có thể không phù hợp với trạng thái bột do việc bổ sung các tá dược và dung môi khác trong quá trình chuẩn bị huyền phù, cùng với độ bay hơi của quá trình chuẩn bị. Tiếp tục mở rộng đến điện trở trong DC của khóa,

Do đó, từ bột, bùn, cực, khóa, bốn cấp độ tương quan điện trở khác nhau này, có khả năng có xu hướng không nhất quán, nhưng do mỗi cấp độ của thông số điện trở suất có thể biểu thị độ ổn định và xu hướng của các mẫu cấp độ, nên theo dõi từng cấp độ của các thông số điện trở suất rất hữu ích để giúp nhân viên nghiên cứu và sản xuất sàng lọc tốt hơn hiệu suất điện của các vật liệu xuất sắc và theo dõi sự ổn định của quá trình sản xuất vật liệu và tế bào.

Tài liệu tham khảo

1. Xu Jieru, Li Hong, et al., nghiên cứu về pin lithium. Khoa học và Công nghệ Lưu trữ Năng lượng, 2018,7(5) 926-955.

2. Hiroki Kondo và cộng sự. Ảnh hưởng của Vật liệu Hoạt động đến Độ dẫn Điện tử của Điện cực Dương trong Pin Lithium-Ion. Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa, 2019,166 (8) A1285-A1290.

3. Nie Lei, Qin Xing, Zhang Na, et al. Nghiên cứu về phương pháp đánh giá trước điện trở của pin lithium-ion, Power Supply Technology, 2019,43(4): 562-563.