Các thuộc tính đàn hồi và điện trở của tấm điện cực than chì được đánh giá bằng các phương pháp ép khác nhau

Mật độ năng lượng pin luôn là một trong những điểm nóng của nghiên cứu pin lithium ion, chọn vật liệu dương và âm dung lượng cao, cải thiện mật độ nén có thể cải thiện đáng kể mật độ năng lượng pin, nhưng mật độ nén cao thường ảnh hưởng đến hiệu suất tỷ lệ pin, thậm chí mang lại sự an toàn rủi ro, vì vậy việc tìm kiếm mật độ nén thích hợp có ý nghĩa rất lớn đối với thiết kế pin. Do tấm cực sản xuất pin thực tế thường là con lăn, nhưng một số phòng thí nghiệm trong quá trình chuẩn bị tấm nhỏ và điện trở cực thử nghiệm là cân bằng theo chiều dọc, hai cách này có thể khác nhau về hướng của các hạt than chì, vì vậy bài báo này bằng cách so sánh cân bằng và áp lực con lăn đối với mật độ và lực cản của lực nén cực, để cung cấp cho các nhà thiết kế pin hỗ trợ dữ liệu tham khảo.

Hình 1 Sơ đồ áp lực con lăn tờ cực dương và cực âm

1. Thiết bị thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm

1.1 Thiết bị thí nghiệm: điện trở bản cực, model BER1300, đường kính điện cực 14mm, áp suất tác dụng 5~60MP a; sự xuất hiện của thiết bị như trong Hình 2.

Hình 2. (a) Sơ đồ ngoại hình BER1300 (b) Sơ đồ cấu trúc BER1300

1.2 Phương pháp kiểm tra: Cắt tấm cực cần đo thành hình chữ nhật có kích thước khoảng 5cm 10 cm, đặt lên bàn mẫu, cài đặt các thông số như áp suất kiểm tra, thời gian duy trì áp suất trên phần mềm M RMS để bắt đầu kiểm tra. Phần mềm tự động đọc độ dày tấm cực, điện trở, điện trở suất, độ dẫn điện và các dữ liệu khác.

1.3 Thông số thử nghiệm 

①. Kiểm tra lượng phục hồi của tấm dưới dưới áp suất khác nhau.

②. Áp dụng tấm không được kiểm soát và sau đó đè nén, để so sánh điện trở suất của hai tấm.

③. Kiểm tra điện trở suất dưới các áp suất khác nhau trên các cột không cuộn và cuộn.

2. Phân tích dữ liệu

2.1 So sánh lượng đàn hồi của độ dày tấm cực của hai phương pháp ép khác nhau

Như được hiển thị trong Hình 3, khi độ dày của tấm cực phẳng thấp và lượng phục hồi tăng từ 0,4% dưới áp suất thấp lên 26% dưới độ dày của tấm cực tăng lên 24%. Hiện tượng trên cho thấy trong phạm vi mật độ nén nhỏ, mặc dù có lực cắt ngang nhưng lực bật lại giữa các hạt lớn hơn sau khi giảm áp. Với sự gia tăng mật độ nén, độ dày cực phục hồi sau hai phương pháp về cơ bản là giống nhau.

Hình 3. So sánh độ dày đàn hồi của tấm ép con lăn và tấm ép phẳng

2.2 So sánh điện trở suất của các tấm kiểm tra điện áp và cân bằng

So sánh sự khác biệt, như trong Hình 4, điện trở suất của cực giảm sau mật độ nén 5MPa, điện trở suất của điện cực tăng, nhưng lực nén lớn hơn một giá trị nhất định. Hiện tượng này chủ yếu là do áp suất khác nhau, với sự gia tăng điện trở tiếp xúc của điện cực và bề mặt điện cực và các hạt phủ điện cực cũng giảm, và với 5MPa kiểm tra điện trở suất của tấm áp suất khác nhau, mặc dù điện trở tiếp xúc giữa các hạt trong lớp phủ điện cực giảm, nhưng điện trở tiếp xúc của điện cực thử nghiệm và bề mặt điện cực tăng, thay vào đó làm cho điện trở suất tổng tăng theo mật độ nén.

Hình 4. (a) điện trở suất & mật độ đầm nén sau khi san lấp; (b) điện trở suất & độ nén sau khi ép

2.3 So sánh điện trở sau áp suất cân bằng và áp suất lăn

Điện trở suất của tấm cực và áp suất con lăn được kiểm tra như thể hiện trong hình. 5. Sau khi điện trở lại của tấm cực tăng rồi giảm theo mật độ nén, và điện trở suất sẽ cao hơn điện trở suất của tấm cực trong cùng một mật độ nén. Hiện tượng trên có thể là ảnh hưởng của trạng thái bề mặt điện cực lớn hơn áp suất phẳng, do đó điện trở tiếp xúc giữa điện cực thử nghiệm và bề mặt điện cực lớn hơn hoặc chế độ áp suất con lăn sẽ khiến lớp than chì trượt và bề mặt đế ít dẫn điện hơn được bố trí song song, do đó điện trở suất của điện cực lớn hơn.

Hình 5. (a) RR & lu lèn sau khi san lấp; (b) R & đầm nén sau khi ép lu

3. Tóm tắt

Bài báo này đánh giá lượng phục hồi và hiệu suất điện trở của cực dương than chì. Nó được biết đến từ các dữ liệu thực nghiệm trên.

1. Lượng phục hồi của áp suất phẳng và áp suất con lăn thay đổi khác nhau.

2. Nếu tấm điện cực sau khi cân bằng áp suất và nén lại tăng theo mật độ nén, thì xu hướng điện trở suất ngược lại, điều này có thể liên quan đến việc tăng điện trở tiếp xúc giữa điện cực thử nghiệm và bề mặt tấm điện cực sau khi cân bằng áp suất.

3. Đối với áp suất cân bằng và cuộn của tấm điện cực, điện trở suất của tấm điện cực thử nghiệm nén được phát hiện ra rằng với sự gia tăng mật độ nén, xu hướng thay đổi điện trở suất của hai chế độ tấm ép là tương tự nhau và điện trở suất sau tấm ép lớn hơn trước tấm ép và chế độ ép con lăn sẽ làm tăng điện trở suất của tấm điện cực lớn hơn.

Dựa trên các kết quả trên của các phương pháp tấm khác nhau về độ phục hồi độ dày và điện trở suất, chúng ta có thể kết hợp thêm X RD, S EM và các phương pháp mô tả đặc tính khác để phân tích sâu hơn.

Tài liệu tham khảo

1. Sang Gun Lee, Dong Hyup Jeon. Ảnh hưởng của việc nén điện cực đến khả năng thấm ướt của pin lithium-ion. Tạp chí Nguồn điện 265(2014) 363-369.

2. Xu Jieru, Li Hong, v.v., phương pháp phân tích và kiểm tra độ dẫn điện trong nghiên cứu pin lithium [J]. Khoa học và Công nghệ Lưu trữ Năng lượng, 2018,7(5) 926-955.

3. Wu Xiangkun, Zhan Qiuset, Zhang LAN, Zhang Suojiang. Tiến bộ trong việc tối ưu hóa cấu trúc vi mô và công nghệ chuẩn bị có thể kiểm soát của tấm điện cực pin lithium [J]. Hóa học ứng dụng, 35(9): 1076-1092.