Para las baterías de iones de litio, la uniformidad del revestimiento del electrodo por sus propiedades eléctricas tiene un impacto importante, con el fin de garantizar la uniformidad del electrodo, en general, tenemos que aplastar muchas veces antes del recubrimiento, tratar de garantizar un electrodo uniforme Pero, de hecho, la suspensión de la batería en el uso de sustancias activas producirá sedimentación, estratificación y cambios de viscosidad y otros problemas, por lo que el proceso de recubrimiento del estado del electrodo continuará cambiando, a fin de garantizar que el proceso de recubrimiento En la uniformidad, también necesitamos algunas herramientas de detección en línea, la herramienta de detección en línea común actual se utiliza principalmente para diferentes sustancias para la tasa de sombreado diferente del electrodo a la cantidad de detección en línea del recubrimiento del electrodo, como rayos X comunes, rayos X, etc. Estas herramientas de prueba en línea no solo son costosas, sino que también permiten a los operadores distintos grados de radiación ionizante, pero también la existencia de una fuente de radiación que regula el problema, por lo que desde la perspectiva de la producción de baterías de iones de litio, esperamos utilizar una , Significa detección eficiente en línea.
Recientemente, Przemyslaw Rupnowski del Laboratorio Nacional de Energía Renovable y el Laboratorio Nacional Oak Ridge han desarrollado un método en línea para la detección de electrodos utilizando tecnología de imagen infrarroja, que no solo detecta la cantidad de recubrimiento (densidad superficial) La porosidad del electrodo se mide en tiempo real. El principio de este método es que el electrodo se calienta durante un corto tiempo y luego la cámara infrarroja detecta la temperatura del electrodo. El análisis de elementos finitos muestra que la temperatura del electrodo aumenta por la porosidad y recubrimiento del electrodo El espesor del electrodo (espesor) del doble impacto, a través del aumento de la temperatura del electrodo de la derivación inversa de los parámetros, con la medición del espesor del electrodo en tiempo real, podemos obtener la porosidad del electrodo y otros parámetros.
La tecnología de imágenes térmicas es una tecnología relativamente madura y también se han utilizado técnicas de imágenes térmicas recientes para detectar defectos en electrodos de ión litio aplicando un calentamiento pulsado (por ejemplo, flash, láser infrarrojo, etc.) a los electrodos y luego utilizando la cámara infrarroja para registrar la respuesta térmica de los electrodos La temperatura del electrodo puede obtenerse analizando la uniformidad de la distribución de la temperatura del electrodo. Se muestra que la retroalimentación de la temperatura del electrodo se ve afectada por la porosidad y el grosor del electrodo. Por lo tanto, la producción del electrodo puede detectarse mediante imágenes infrarrojas.
Herramienta de detección en línea infrarroja como se muestra a continuación, incluyendo una fuente de calor y una cámara infrarroja, el electrodo bajo la acción de la temperatura de la fuente de calor aumentará, dejando la fuente de calor después de que la temperatura del electrodo baje, y finalmente regrese a la temperatura normal, todo el proceso , Para el análisis posterior.
El material activo del electrodo positivo es NMC532, el material activo del electrodo negativo es grafito, y los componentes auxiliares tales como negro de carbón y PVDF también se usan, así como papel de aluminio, lámina de aluminio y similares. Etc., la conductividad térmica de varios materiales diferentes y otros parámetros enumerados en la Tabla 2.
Para predecir la reacción del electrodo al calentamiento, Przemyslaw Rupnowski estableció primero un modelo para el electrodo (el electrodo contiene dos partículas sólidas), como se muestra en la siguiente figura.
Las propiedades térmicas del electrodo se ven principalmente afectadas por dos parámetros: la capacidad de calor específica cp y la conductividad térmica K, los dos parámetros del electrodo por las propiedades térmicas de los componentes, así como su fracción de volumen, fracción de peso, por lo que la capacidad de calor específica del electrodo Se puede calcular a partir de la siguiente fórmula
Los parámetros tales como la conductividad térmica y la capacidad calorífica específica de los dos electrodos positivos y dos negativos calculados a partir del modelo anterior se muestran en la siguiente tabla.
De acuerdo con el modelo anterior, PrzemyslawRupnowski utiliza además la herramienta de análisis de elementos finitos para simular y simular la señal de retroalimentación de temperatura de la batería bajo la acción de la fuente de calor. El modelo de simulación se muestra en la figura siguiente.
PrzemyslawRupnowski utiliza el modelo de simulación de elementos finitos anterior para simular los dos estados del electrodo, a saber, "electrodo estático" y "electrodo móvil de velocidad fija".
Electrodo estático
La siguiente figura muestra los resultados de la simulación y los resultados experimentales de la curva de aumento de temperatura del electrodo estático bajo la acción de la fuente de calor. En la figura A, podemos ver que los resultados de la simulación concuerdan con los resultados experimentales. Muy cercano a la tendencia. Cuando notamos que tanto en los resultados experimentales como en los resultados de simulación en los cambios de temperatura del electrodo C1 son significativamente más rápidos que C2, que es principalmente porque el electrodo C1 es más delgado, la porosidad es más alta, lo que afectará al electrodo Conductividad térmica y capacidad calorífica específica de las características térmicas.
Es interesante observar que, aunque la porosidad y el grosor de los dos electrodos son significativamente diferentes en la Figura b, la curva de temperatura tiene una curva muy uniforme, que no solo se refleja en los resultados de la simulación. Los resultados experimentales también muestran el mismo La curva
Electrodo móvil
La siguiente figura muestra la fuente de calor para la entrada de calor continuo, el electrodo a 0.15 m / min de movimiento de la temperatura del electrodo a lo largo de la dirección del movimiento del electrodo de la figura c. Podemos observar que los resultados experimentales y la simulación coinciden con el muy bueno La distribución de temperatura de los dos polos positivos es muy diferente, y C1 tiene una mayor porosidad y un grosor más delgado, por lo que la temperatura máxima es más alta, y notamos que la caída de temperatura en el lado izquierdo de C1 también es más rápida , Lo cual también está en línea con nuestra predicción de sus características. De la figura observamos que los dos parámetros más sensibles al cambio en el electrodo son principalmente la "temperatura más alta" del perfil de temperatura y la "pendiente" de la curva izquierda.
El perfil de temperatura de las dos poritudes negativas es casi idéntico al de las dos porosidades y espesores diferentes, porque no hay representación del cambio en los dos parámetros para el cambio en los dos parámetros en comparación con la porosidad positiva para parámetros tales como porosidad y grosor.
Podemos utilizar los experimentos anteriores muestran que la retroalimentación positiva a la temperatura de la fuente de calor, para derivar la porosidad de los electrodos, el grosor de los parámetros. Con el fin de derivar la relación entre ellos, Przemyslaw Rupnowski se llevaron a cabo dos experimentos, el primer experimento de electrodos fijos espesor 60um, la porosidad de los cambios de electrodo, la porosidad de la segunda experimento fue 61% de la electrodo fijo, variando el espesor de la 35-185um electrodo, para observar su retroalimentación temperatura de la fuente de calor, los resultados se muestran a continuación.
La figura temperatura máxima del electrodo con una curva de capa de porosidad, la temperatura máxima del electrodo de b en el espesor de electrodo de la figura con la curva de cambio, podemos observar en la figura, en un amplio intervalo, la temperatura máxima del electrodo y las aberturas de electrodos El grosor del electrodo y el electrodo es casi lineal, lo que también nos proporciona estos datos para la detección en línea de la porosidad de la batería proporciona la viabilidad.
De la figura anterior, observamos que la sensibilidad de la retroalimentación negativa es mayor que la del polo positivo, pero la retroalimentación entre los dos electrodos negativos diferentes sobre la temperatura en el experimento anterior es casi la misma, lo que parece contradictorio entre los dos. jugado, de la tabla 1 se observa un aumento del espesor del resultado positivo de electrodo en la porosidad reducida, pero el electrodo negativo a la inversa, el aumento del espesor del electrodo, pero aumentará la porosidad del electrodo, a partir de la imagen anterior, podemos observar aumento de la porosidad fortalecimiento de realimentación de temperatura, el aumento de espesor puede debilitar la retroalimentación de la temperatura del electrodo, de manera que aumenta el grosor del electrodo negativo, los aumentos de porosidad, la influencia tanto de las características térmicas del electrodo se cancelan entre sí, lo que resulta en las propiedades térmicas de tanto el electrodo negativo es casi la misma.
Tales PrzemyslawRupnowski de imágenes infrarrojas método de detección propuesto proporciona una herramienta muy útil para la detección de nuestros electrodos de porosidad en línea. PrzemyslawRupnowski Utilización de la porosidad del electrodo y el grosor de sus propiedades térmicas, en conjunción con técnicas de medición de grosor de la línea más maduras (por ejemplo, Medición del espesor del láser, etc.), puede lograr la detección en línea de la porosidad de los electrodos, lo que permite mejorar la calidad del electrodo para mejorar el rendimiento eléctrico de las baterías de iones de litio.
