Высокий никель NCA завоевывает позиции на рынке литий-ионных аккумуляторов высокого класса благодаря своей высокой емкости, но материал с высоким содержанием никеля NCA обеспечивает более высокую емкость и более высокие требования к производству литий-ионных батарей. Из-за высокого содержания Ni материал NCA легко создает поверхностный слой LiOH / Li2CO3 на поверхности частиц материала, что приводит к более высокому остаточному соотношению частиц материала NCA, что обеспечивает более высокий контроль влажности для гомогенизации и покрытия электродов Важное значение имеет гомогенизация и покрытие в качестве литий-ионных аккумуляторов с основными аспектами электрохимических свойств литиево-ионной батареи, поэтому в этой статье Xiaobian мы говорим о процессе производства электродов на Влияние электрохимических характеристик литий-ионной батареи.
Процесс производства ионно-литиевой батареи, однородность суспензии, стабильность, толщина покрытия, плотность прокатки и пористость электрода оказывают важное влияние на электрохимические свойства литий-ионных батарей, хороший производственный процесс для воспроизведения Электрохимические свойства материалов NCA имеют большое значение, но эта часть часто относится к основной технологии предприятия. Технологическая блокада обычно выполняется в конфиденциальном и защищенном патентами режиме, поэтому мы редко имеем доступ к этой части контента. Мы полагаемся на техническое накопление дизайнеров в своей повседневной работе. Сегодня мы хотим представить содержание всем из Исследовательского центра ZSW в Германии, а также организовать и проанализировать их Хай Йен Тран, Корина Теуберт, Магрет Вольффарт-Мехранс и другие.
В этой статье Хай Йен Тран делится с нами влиянием толщины электрода, плотности напрессовки и типа проводимости на свойства циклирования, срок службы календаря и термическую стабильность материалов NCA.
Влияние толщины покрытия
Манабу и др. Полагают, что толщина покрытия положительного электрода литий-ионной батареи должна контролироваться от 80 до 250 мкм, чтобы обеспечить высокую плотность энергии и долговременные характеристики работы литий-ионной батареи. На снимке показан вид поперечного сечения и результат теста производительности Хай Йен Тран, покрывающий суспензию материала NCA (LiNi0,8Co0,15Al0,05O2) на поверхности фольги Al в зависимости от толщины покрытия (перед сушкой).
Из результатов теста увеличения видно, что при меньшем увеличении толщина покрытия не оказывает существенного влияния на способность материала NCA, но при более высоких увеличениях тонкий электрод может проявлять большую емкость. Поскольку нижнее покрытие может сократить расстояние Li + диффузии, уменьшая поляризацию электрода, тем самым повышая способность материала играть в конструкции литий-ионных батарей, литий-ионные батареи, чтобы полностью учитывать использование батарей на основе энергии, можно покрыть Чем выше количество, тем лучше, чтобы максимально увеличить активный материал в аккумуляторе, но мощность батареи должна будет уменьшить количество покрытия, чтобы уменьшить распространение литий-ионной батареи Li +, чтобы повысить скорость работы.
Влияние плотности уплотнения
Литиево-ионный аккумулятор покрыт катодом и высушен, пористость электрода обычно составляет от 60 до 70%, после прокатки пористость будет уменьшена до 30-40%. Электроэрозионная прокатка может не только улучшить ион лития Плотность энергии аккумулятора, но также улучшает проводимость электрода, уменьшая сопротивление. Но низкая пористость будет влиять на инфильтрацию электролита в электроде, влияя на диффузию Li + в нем, в то время как давление слишком легко вызвать активность прокатки Разрушенные частицы материала и т. Д., Поэтому электрод не ламинируется, тем выше плотность.
На следующем рисунке показана толщина покрытия 250 мкм (до высыхания) электрода в интерфейсе прижимного ролика 0-867 МПа после того, как поверхность электрода и результаты испытаний электрических свойств можно увидеть из рисунка, причем определенный прижимной ролик является не только значительным Увеличена плотность электрода, а также увеличена прочность связи между слоем активного материала и токосъемником фольги Al, но когда давление прессования выше 694 МПа, мы заметили, что часть частиц активного материала была встроена в фольгу Al, которая Может иметь определенное влияние на производительность аккумулятора.
Результаты электрических характеристик можно увидеть, что электрод NCA с роликом после повышения мощности электрода значительно улучшился, главным образом потому, что процесс NCA качения улучшает контакт между частицами, уменьшая контактное сопротивление, В то же время контакт между активным материалом и токосъемником алюминиевой фольги также усиливается, тем самым увеличивая мощность электрода при большом увеличении. Однако после того, как давление превышает 694 МПа, частицы материала NCA подвергаются некоторому дроблению и чрезмерно низкой пористости Также повлияла диффузия Li +, поэтому электрод, прокатанный при 520 МПа, показал, что наилучшие показатели скорости из приведенного выше анализа показывают, что давление качения слишком мало и слишком велико, что не способствует работе материалов NCA, Хай Йен Тран Предполагается, что давление прокатки должно контролироваться между 520 МПа и 694 МПа, чтобы обеспечить хороший контакт между электродом и алюминиевой фольгой и уменьшить контактное сопротивление и предотвратить разрушение частиц активного материала и чрезмерную деформацию алюминиевой фольги, чтобы уменьшить потерю активного материала , Чтобы улучшить производительность электродной скорости и производительность цикла.
Влияние проводящего агента
Катодный материал в качестве оксидного материала переходного металла его проводимость значительно ниже, чем анодный материал графита, поэтому при изготовлении катода с ионно-литиевой батареей обычно необходимо добавить часть проводящего агента, чтобы иметь возможность строить между частицами активного материала Проводящая сеть для уменьшения контактного сопротивления и повышения скорости и эффективности цикла электрода, используемого в настоящее время в проводящем реакторе литиево-ионной батареи, представляет собой «нулевой размер» проводящий агент, такой как SP и т. Д., «Одномерный» проводящий агент, такой как углеродное волокно, углеродное нано Трубы и т. Д. Двумерные проводящие вещества, такие как материалы на основе графена и т. Д. Различные материалы могут оказывать различное влияние на литий-ионные батареи из-за их структурных характеристик.
На приведенном ниже рисунке показаны характеристики цикла и скорость работы электродов с различными пропорциями SuperP и электропроводного графита SFG6, добавленного к электроду NCA. Из рисунка видно, что добавляется только проводящий графитовый электрод, а емкость составляет всего 100 мАч / г, что составляет около трех других Добавление 63% электрода проводящего агента SP обусловлено главным образом тем, что проводящий графитовый материал имеет относительно большой размер частиц (D50 = 3,5 мкм) и имеет пластинчатую структуру, так что нельзя обеспечить хороший контакт между частицами NCA и небольшими частицами Из SP (диаметр частиц около 40 нм) может быть хорошо диспергирован в электроде, чтобы улучшить проводимость между частицами NCA от точки эффективности цикла, добавить более 4% SP, вы можете получить хорошие характеристики цикла NCA-электрод , Но 4% SP по-прежнему не могут удовлетворять требованиям к разрядке электродов при высоком токе с точки зрения скорости работы, вы можете видеть на рисунке ниже, при скорости 5C, добавлении 8% SP-электрода, скорость работы значительно лучше, чем Другое Добавьте меньше электродов SP.
Из приведенного выше анализа видно, что выбор проводящего агента должен основываться на конструкции батареи на выбор, такой как энергоэффективная батарея, только нужно добавить более 4% SP для удовлетворения требований, но аккумуляторная батарея требует как можно больше Добавить больше проводящего агента SP.
В качестве ключевой части производства литиево-ионных аккумуляторов процесс гомогенизации и нанесения покрытия оказывает решающее влияние на работу литиево-ионных батарей. В частности, материал NCA в качестве нового высокопроизводительного катодного материала требует больше Проведите углубленное исследование, чтобы максимально повысить эффективность использования материалов NCA.
