Hệ thống phân phối áp suất nhanh chóng đặc trưng cho độ phẳng ban đầu của tế bào điện
Trong quy trình hiện có, phương pháp đo độ phẳng của ô túi chủ yếu là phương pháp quan sát trực quan, đo độ dày micromet hoặc phương pháp quét laser. Phương pháp quan sát bằng mắt là sử dụng ánh sáng nhìn thấy được để quan sát trạng thái bề mặt của ô, là phương pháp quan sát đại khái nhưng không định lượng, mặc dù quan sát bằng ánh sáng khả kiến diễn ra nhanh nhưng không thể định lượng được sự khác biệt về độ phẳng của ô. Phương pháp quét laser là sử dụng thiết bị quang học để quét toàn bộ đường viền của ô thành mô hình 3D, sau đó tính toán sự khác biệt giữa giá trị độ dày tổng thể và giá trị độ dày của phần, có thể đo được một cách định lượng, nhưng thiết bị đắt tiền , với ứng dụng hạn chế【1】
Một số nhà nghiên cứu cũng mô phỏng bản đồ phân bố lực bề mặt của ô mô-đun thông qua mô phỏng, điều này cũng có thể thấy hiện tượng phân bố áp suất không đồng đều rõ ràng, một mặt có liên quan đến độ phẳng ban đầu của ô, mặt khác cũng có liên quan. liên quan đến sự khác biệt phân bố ứng suất gây ra bởi sự phân bố mật độ dòng điện không đồng đều trong quá trình nạp và xả tiếp theo【2】. Bài báo này sử dụng hệ thống phân bố áp suất cell (BPD1000) để theo dõi sự phân bố áp suất ở các vị trí khác nhau của cell, từ đó nhanh chóng định lượng và đánh giá độ phẳng của các kích thước cell khác nhau.
Hình 1. Mô phỏng phân bố ứng suất của các ô mô-đun mô phỏng【2】
1.Thiết bị kiểm tra: Hệ thống kiểm tra độ phồng tại chỗ SWE2110, hệ thống phân phối áp suất tế bào, model BPD1000 (IEST), với cường độ áp suất tối đa khoảng 8,8MP a.
Hình 2. Sơ đồ thử nghiệm phân bố áp suất tế bào
2. Thông số kiểm tra
2.1 Thông tin ô được hiển thị trong Bảng 1
Bảng 1. Thông tin di động
2.2 Quy trình kiểm tra: Đặt tế bào vào buồng thử của máy phân tích trương nở tại chỗ (SWE2110), đặt màng phân bố áp suất lên bề mặt tế bào, đặt chế độ khe hở không đổi, điều chỉnh áp suất khe hở không đổi 300kg (tức là áp dụng 300kg lực bên ngoài vào ô), kích hoạt hệ thống phân phối áp suất (BPD1000) để thu thập và hiển thị dữ liệu phân bố áp suất bề mặt của ô.
2.Giải thích kết quả
Sử dụng hệ thống phân phối áp suất (BPD1000) tương ứng kiểm tra sự phân bố áp suất của ba ô sau, theo 9,5 * 9,5 mm được chia thành từng khu vực nhỏ và thang màu hiển thị lực ô, như trong hình 3: Phân bố ứng suất của ba ô là không nhất quán, nếu tính tổng lực từng khu vực, bạn sẽ thấy tổng lực sẽ nhỏ hơn 300kg, điều này chủ yếu là do khoảng cách giữa cách bố trí cảm biến màng mỏng và không tính được áp suất khoảng cách.
Hình 3. Đường cong thay đổi điện áp và áp suất của pin trong quá trình sạc và xả
Phân tích sâu hơn về bề mặt của các vị trí khác nhau của lý do bằng phẳng, như thể hiện trong hình 4,3 # là do kích thước miệng hố nhôm có biên độ lớn hơn, đầu đuôi tế bào không có áp suất. Vị trí của băng kết thúc cho thấy áp lực lớn hơn, đây có thể là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đến sự không đồng đều của nó.
Hình 4. 3 # So sánh giữa phân bố áp suất tế bào và tế bào vật lý
Phân tích phân bố áp suất của ô 2 # được hiển thị trong Hình 5: rõ ràng là vị trí của tab dương và âm là rõ ràng và vị trí của cạnh không có giấy dán về cơ bản là miễn phí, vì vậy thông số kỹ thuật về độ dày của tab và độ bám dính của giấy dán có thể là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ phẳng của ô 2#.
Hình 5. 2 # So sánh giữa phân bố áp suất tế bào và tế bào vật lý
Đối với các ô 1 # không hiển thị mối tương quan tương tự với các ô 2 # và 3 #, cho biết rằng có các yếu tố thiết kế sâu hơn khác bên cạnh các yếu tố nhãn và tab. Các kỹ thuật viên có liên quan có thể tiến hành phân tích sâu hơn cho phù hợp.
Hình 6. 1 # So sánh giữa phân bố áp suất tế bào và tế bào vật lý
Đặt áp suất ban đầu là 300kg để đo áp suất trên bề mặt tế bào ở chế độ khe hở không đổi. Trong trường hợp này, độ dày không đồng đều của ô sẽ dẫn đến sự phân bố áp suất thử nghiệm không đồng đều. Độ dày hoặc phân bố áp suất không đồng đều chủ yếu bao gồm: (1) Độ dày điện cực không đồng đều gây ra tình trạng không phẳng của tế bào. Nói chung, độ dày điện cực dương và âm là 100-200 μm. Nếu độ lệch độ dày của điện cực dương và âm lớn hơn 5 μm và số lượng điện cực dương và âm là 41 chiếc, thì độ lệch độ dày có thể đạt tới 0,2mm; (2) Độ dày không đồng đều của màng nhôm-nhựa, màng nhôm-nhựa gây ra ô không đồng đều; (3) Điện cực và Bộ phân tách không đủ gần. Nói chung, sau khi cán màng, tế bào sẽ được xử lý tạo hình bằng nhiệt phẳng, Định hình áp suất nhiệt có thể làm cho điện cực và Bộ phân tách chồng lên nhau chặt chẽ hơn và giảm khoảng cách, do đó làm giảm điện trở trong của pin. Đồng thời, nó cũng sẽ cải thiện tính đồng nhất của độ dày tế bào; (4) Trong quá trình niêm phong tiêm tế bào, do độ chân không thấp, việc niêm phong và chân không sẽ không đầy đủ, sự hiện diện của khí trong màng nhôm-nhựa cũng có thể dẫn đến độ dày của tế bào không đồng đều; (5) Sự trương nở sau khi hấp thụ chất dẫn điện và chất kết dính, làm tăng độ dày của tế bào. Nếu chất dẫn điện và chất kết dính không được phân bố đều trong điện cực, Điều đó cũng có thể dẫn đến độ dày tế bào không đồng đều; (6) Chất điện phân bị phân hủy trong quá trình sạc trước và lão hóa, Sản xuất khí cũng có thể dẫn đến độ dày tế bào không đồng đều.
Khi độ dày của ô không đồng đều, điện cực sẽ chịu áp suất vỏ màng nhôm-nhựa khác nhau trong quá trình sạc và xả, điều này có thể dẫn đến trạng thái sạc và xả không đồng nhất, đồng thời làm giảm công suất và độ ổn định của điện cực. cục pin. Do đó, độ phẳng cần được kiểm soát để cải thiện tính nhất quán trong thiết kế và sản xuất. Đặc biệt chú ý đến các quy trình bao gồm: (1) Độ dày của lớp phủ điện cực và áp suất cuộn cần được kiểm soát để cải thiện độ đồng đều của độ dày; (2) Quy trình ép nhiệt phù hợp để cải thiện độ đồng đều của độ dày; (3) Quy trình lắp ráp và đục lỗ màng nhôm-nhựa để đảm bảo độ phẳng của ô; và (4) Quy trình niêm phong chất lỏng phun chất lỏng tốt để đảm bảo loại bỏ không khí bên trong và tính đồng nhất của chất điện phân.
tóm tắt
Bài báo này mô tả độ phẳng bề mặt của tế bào túi bằng cách sử dụng hệ thống phân phối áp suất tế bào túi (BPD1000). Từ phân tích kết quả, có một mối tương quan nhất định giữa thiết kế quy trình tế bào và phân bố áp suất tế bào (độ phẳng). Các kỹ thuật viên có thể xây dựng các tiêu chuẩn phân phối phù hợp thông qua hệ thống phân phối áp suất để theo dõi độ ổn định của lô được vận chuyển.
Tài liệu tham khảo
1. Bo Xu Ren Zhengxin Zheng Yanjun Ma Hua Liu Feng Wang Chiwei.Phương pháp xác định định lượng độ phẳng của tế bào [P].Trung Quốc: CN112665548B, 2022.5.
2. Yongkun Li, Chuang Wei, Yumao Sheng, Feipeng Jiao và Kai Wu Lực trương nở trong Pin Lithium-Ion Power, Ind. Eng. Chem. Res, 2020, 59, 27, 12313–12318.