리튬 이온 배터리의 경우, 전기 특성에 대한 전극 코팅의 균일 성은 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 전극의 균일 성을 보장하기 위해 코팅하기 전에 여러 번 박살 내야합니다. 균일 한 전극 저항.하지만, 실제로 전지 활물질 슬러리의 침강이 사용 중에 발생, 박리 문제 및 점도의 변화 때문에, 전극 코팅 공정의 상태를 확인하기 위해, 계속해서 변화하는 코팅 공정 균일 성, 우리는 또한 온라인 탐지 도구가 필요합니다, 현재의 일반적인 온라인 탐지 도구는 주로 전극 코팅의 온라인 차폐 량 (예 : 일반 g-ray, X-ray 등)에 따라 전극의 음영 율이 다른 여러 물질에 사용됩니다. 비싼뿐만 아니라 이온화 방사선의 다른 도로 운영자 대상을, 방사선 소스가 리튬 이온 배터리 생산의 관점에서, 그래서 우리는 보안을 사용하는 것이 더 바람직 할 수있다, 또한 규제의 문제가이 라인 검사 도구 , 효율적인 온라인 탐지 수단.
최근 국립 재생 에너지 연구소 (National Renewable Energy Laboratory)와 오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)의 Przemyslaw Rupnowski는 적외선 이미징 기술을 사용하여 전극 검출을위한 온라인 방법을 개발했습니다.이 기술은 코팅의 양 (표면 밀도) 전극의 다공성은 실시간으로 측정됩니다.이 방법의 원리는 전극을 단시간 동안 가열 한 다음 전극의 온도를 적외선 카메라로 감지하는 것입니다. 유한 요소 분석은 전극 다공성과 코팅으로 전극 온도가 증가 함을 보여줍니다 전극 두께 (두꺼운)의 영향은 전극의 온도 상승을 매개 변수의 역전승과 함께, 실시간으로 전극 두께 측정과 함께, 우리는 전극 다공성 및 기타 매개 변수를 얻을 수 있습니다.
열 화상 기술은 비교적 성숙한 기술이며 최근의 열 화상 기술은 펄스 가열 (예 : 플래시, 적외선 레이저 등)을 전극에 가한 다음 적외선 카메라를 사용하여 전극의 열 응답을 기록함으로써 리튬 이온 전극의 결함을 탐지하는데도 사용되었습니다 전극의 온도 분포의 균일 성을 분석하여 전극의 온도를 구할 수 있으며, 전극의 온도 피드백은 전극의 다공성 및 두께의 영향을 받는다는 것을 알 수 있으므로 적외선 촬영으로 전극의 생성을 검출 할 수있다.
적외선 온라인 탐지 도구는 열원과 적외선 카메라를 포함하여 아래와 같이 열원 온도의 작용하에 전극이 상승하여 전극 온도가 떨어지면 열원을 남기고 궁극적으로 적외선 카메라로 전체 공정을 복원합니다 , 후속 분석을 위해.
양극 활물질은 NMC532이고, 음극 활물질은 흑연이며, 카본 블랙 및 PVDF와 같은 보조 성분뿐만 아니라 구리 박, 알루미늄 박 등이 또한 사용된다. 등, 표 2에 열거 된 여러 가지 재료 및 기타 매개 변수의 열전도도.
Przemyslaw Rupnowski는 전극의 가열에 대한 반응을 예측하기 위해 다음 그림과 같이 전극 (전극에는 두 개의 고체 입자가 포함되어 있음) 모델을 먼저 설정했습니다.
전극의 열적 특성은 주로 두 가지 매개 변수에 의해 영향을받습니다 - 비열 용량 cp와 열전도도 K, 구성 요소의 열적 특성에 의한 전극의 두 가지 매개 변수, 부피 분율, 중량 분율, 전극의 비열 용량 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
위의 모델에서 계산 된 두 개의 양극 및 두 개의 음극의 열전도 도와 비열 용량과 같은 매개 변수가 다음 표에 나와 있습니다.
위의 모델에 따르면 PrzemyslawRupnowski는 유한 요소 분석 도구를 사용하여 열원 작용에 따라 배터리의 온도 피드백 신호를 시뮬레이션하고 시뮬레이션합니다. 시뮬레이션 모델은 다음 그림과 같습니다.
PrzemyslawRupnowski는 위의 유한 요소 시뮬레이션 모델을 사용하여 전극의 두 상태, 즉 '고정 전극'과 '고정 속도 이동 전극'을 시뮬레이트합니다.
정적 전극
다음 그림은 열원의 작용에 의한 정적 전극의 온도 상승 곡선의 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 보여 주며, 시뮬레이션 결과가 실험 결과와 잘 일치 함을 알 수있다. 추세에 매우 가깝다. C1 전극의 온도 변화가 C1 전극이 더 얇기 때문에 C2보다 훨씬 빠르다는 실험 결과 나 시뮬레이션 결과 모두에서 다공성이 높다는 사실에 주목할 때 전극에 영향을 미친다. 열 전도성 및 열 특성의 비열 용량.
그림 b에서 두 전극의 다공성과 두께가 크게 다르지만 온도 곡선은 매우 균일 한 곡선을 가지며 이는 시뮬레이션 결과에 반영 될뿐만 아니라 실험 결과에서도 같은 결과를 나타냅니다 커브.
이동 전극
다음 그림은 연속적인 열 입력을위한 열원을 보여줍니다. 0.15m / min의 속도에서 전극은 그림 C에서 전극의 이동 방향을 따라 전극 온도를 이동합니다. 실험 결과와 시뮬레이션 결과가 매우 양호합니다 2 개의 양극의 온도 분포는 매우 다르며 C1은 다공성이 높고 두께가 얇기 때문에 최대 온도가 높으며 C1의 왼쪽 온도 강하도 빠릅니다 이는 우리의 특성에 대한 우리의 예측과 일치합니다. 그림에서 우리는 전극 변수의 변화에 가장 민감한 두 가지가 주로 온도 프로파일의 '최고 온도'와 왼쪽 곡선의 '기울기'라는 것을 알 수 있습니다.
다공도와 두께와 같은 매개 변수에 대한 양의 다공성과 비교 된 두 가지 매개 변수의 변화에 대한 두 가지 매개 변수의 변화를 나타내지 않았기 때문에 두 개의 음의 크기의 온도 프로파일은 두 개의 다른 다공성과 두께의 온도 프로파일과 거의 동일합니다.
우리는 상기 실험은 열원 온도 포지티브 피드백은, 전극의 다공성, 파라미터의 두께를 도출하는 것을 보여준다 사용할 수있다. 이들의 관계를 도출하기 위해, Przemyslaw Rupnowski 두 실험은, 고정 전극의 첫 번째 실험을 실시했다 60um의 두께, 전극의 다공성을 변경, 두 번째 실험은 고정 전극 다공성 61 %, 전극 35-185um의 두께를 변경, 열원 가열 온도 피드백을 관찰 결과는 아래와 같습니다.
층 다공성 곡선 전극도 최대 온도는 변화 곡선도 전극 두께의 전극 (B)의 최대 온도는, 우리는 넓은 범위에 걸쳐, 도면에서 전극의 최고 온도와 전극 개구주의 할 전극 및 전극의 두께는 거의 선형으로 변화되며, 이는 또한 전지 다공성에 대한이 데이터를 제공하여 온라인 검출이 실현 가능성을 제공한다.
우리는 거의 같은 온도에 두 개의 서로 다른 부정적인 피드백의 양보다 부정적인 피드백의 감도 있지만, 이전의 실험, 말했다의 둘 사이의 모순.이 부정적인 특징을 것 같다 있습니다 위의 그림에서 표 1에서 우리는 반대로 감소 다공성 양극 결과의 두께가 증가하지만, 부극을 참고 전극의 두께를 증가하지만, 상기 화상으로부터, 전극의 다공성을 증가 연주 우리 기공율의 증가를 도와 수 온도 피드백을 강화하고, 그 부극의 두께가 증가되도록 두께, 전극 온도 피드백을 약화시킬 증가 다공도가 증가함에 따라, 전극의 열적 특성 양쪽의 영향을 거의 따라서 음극 모두의 열적 특성의 결과로, 동일한 서로되어 취소된다.
적외선 촬상 PrzemyslawRupnowski 제안 검출 방법은 온라인 다공성 전극의 검출에 매우 유용한 도구를 제공한다. 그들의 열적 특성의 전극 기공 두께 PrzemyslawRupnowski 사용률보다 성숙한 선 두께 측정 기법과 함께 (예를 들어 레이저 두께 측정 등)은 전극 다공성의 온라인 검출을 달성 할 수 있으며, 리튬 이온 배터리의 전기적 성능을 향상시키기 위해 전극의 품질을 향상 시키는데 도움이된다.
