Infusion und Infiltration stellen die wichtigsten Schritte zur Sicherstellung der Konsistenz und Lebensdauer von Li-Ionen-Batterien dar. Wir haben viel Arbeit geleistet, um das Eindringen von Elektrolyt zu verbessern, aber aufgrund der geschlossenen Struktur von Li-Ionen-Batterien ist es sehr schwierig, diese in Echtzeit zu beobachten Um das Infiltrieren von Elektrolyten, also diese auf Erfahrungswerten beruhenden, oft weniger effektiven Ergebnissen in den letzten Jahren, mit der Detektionstechnologie, wurden immer mehr neue Nachweismethoden entwickelt, so dass wir die Möglichkeit dazu haben Vor einiger Zeit berichteten wir beispielsweise, dass Ingenieure wie WJ Weydanz von der deutschen Firma Bosch Neutronen-Imaging-Technologie nutzten, um den Infiltrationsprozess von Elektrolyt in der Zelle zu analysieren.
Neutronen-Penetration ist stark und sehr empfindlich für Li-Atome und H-Atome, so hat der Elektrolyt eine starke Absorption von Neutronen, Neutronenbeugung ist der Elektrolyt in der Lithium-Ionen-Batterie-Infiltration Prozess ideal zu erkennen bedeutet Münchener Institut für Technologie Thomas Knoche et al .. Kürzlich verwendete Neutronenbildgebungstechnologie zum Untersuchen des Prozesses des Infiltrierens des Elektrolyten in der Zelle während des Füllprozesses der flexiblen Batterie Wie in der Figur gezeigt, enthält die in dem Experiment verwendete Ausrüstung hauptsächlich ein Vakuum Dosen, Probenzellen, Ansaug- und Versiegelungsausrüstung sowie Neutronen emittierende und empfangende Ausrüstung.
Das Experiment verwendet die Batterie als flexible Paketlaminatbatterie, 4 positive Elektroden und 5 negative Elektroden.Der Separator verwendet Z-förmige Laminierungen, die Porosität der positiven und negativen Elektroden beträgt etwa 30% und der Elektrolyt ist EC: EMC = 3: 7 Lösungsmittelgemisch, LiPF6 wird aus Sicherheitsgründen nicht in den Elektrolyten gegeben.
Im Allgemeinen sind wir die Meinung, dass die Vakuuminjektion wirksam Infiltration der Elektrolytlösung aus dem Lithium-Ionen-Akku, der Elektrolyten, um den Einfluss von Vakuum-Infiltration Wirkung, Thomas Knoche Luftdruck-Steuerprogramm unter Verwendung von zwei Modi fördern kann, um zu überprüfen (wie in Fig. ). Zwei verschiedene Einspritzmodi sind Vakuum (Vakuum Modi), wird die Batterie dann nach mehreren Verschluss wiederhergestellt, nachdem der Vakuumzyklus und Atmosphärendruck versiegelt auch Elektrolyt weiter zu erleichtern evakuierten Infiltration der Batterie (um die Verdampfung des Elektrolyten zu reduzieren, jedes Mal, wenn das Vakuum so weit wie möglich verkürzt wird).
Während der Injektion wird alle Neutronenstrahl 15s eine Batterie verwenden fotografiert, um das Eindringen des Elektrolyten in der Batterie aufnehmen und Thomas Knoche erhalten die Bildverarbeitungssoftware verarbeitet die Bildaufzeichnung infiltriert Die Anzahl der Pixel, die Anzahl der infiltrierten Pixel geteilt durch die Gesamtzahl der Pixel, um den Wert zu erhalten, ist die "Infiltrationsrate".
Die folgende Abbildung zeigt die Injektions 0s, 75s und 585s nach der Infiltration des Elektrolyten in der Batterie, aus der Figur nur eine geringe Menge des Elektrolyten in das Innere des Kerns entlang der oberen elektrischen Zelle im Augenblick der Injektion, die Mehrheit der Elektrolyse zu sehen ist das Fluid strömt zu dem unteren Teil der Zelle. durch Kapillarwirkung wird der Elektrolyt in das Innere der Zelle, in dem Bild aufgenommen wir deutlich die Vorderkante des Elektrolyten sehen Exhibit infiltriert eine U-förmige Kurve, beiden Batterien Infiltrations Am schnellsten ist die Mitte der Zellinfiltration am langsamsten.
Nachdem die Batterie Versiegeln Druck in dem Vakuumtank auf Atmosphärendruck zurückgeführt, da die Batterie interne und externe Druckdifferenz, unter der Einwirkung von Atmosphärendruck, der Antriebselektrolytlösung in das Innere der Zelle, die Förderung der Infiltrierung des Elektrolyten in der Zelle vorhanden ist .
Die folgende Abbildung zeigt die Beziehung der Benetzungs Batterie entnommen Infiltrationsrate und die Zeit verschieden von der Injektion des Einspritzsystems, eine kleinere Anzahl eines Vakuum-Kreislaufsystem zum Zeitpunkt der 850S sieht durchschnittliche Zellinfiltration 73,18% war und Pumpen die Flüssigkeit nach der Injektion mehreren Vakuumzyklen bei 850S System B durchschnittliche Infiltration betrug 78,73%, was darauf hinweist, dass die Mehrfacheinspritzung nach der Evakuierung, Unterdruckzyklus Hilfe Benetzbarkeit der Lithium-Ionen-Batterie zu verbessern.
Die folgende Abbildung zeigt die verschiedenen Druckinfiltrations bet Flüssigkeitszelle zeigt, kann der Einspritzdruck einen signifikanten Effekt auf die Zellinfiltration in den Elektrolyten zu sehen ist, desto geringer ist der Druck in dem Einspritzende der Elektrolytlösung infiltriert mehr hoch, waren die Batterie 400 mbar und 900mbar Infiltration endgültige Injektionsraten bei 50 mbar, 82,3%, 77,9% und 70,1%.
Thomas Knoche Studie fand auch heraus, dass im Niederdruckdichtung der Lage, eine einheitlichere Infiltration der Elektrolytlösung im Inneren der Batterie zu fördern, vor allem wegen des niedrigen Drucks kann der Druck innerhalb und außerhalb Abdichten der Batterie Unterschied erhöhen, der atmosphärische Druck außerhalb der Zelle, die die Elektrolytlösung in die Zelle fördern nach innen, wodurch in der Zelle eine einheitlichere Infiltration des Elektrolyten fördert.
Für die Infiltration des Elektrolyten in der Lithiumionen-Batterie-Modellierung, Thomas Knoche flüssigkeitsabsorbierende poröses Material auf der Basis der Formel LWE, um die Auswirkungen der Schwerkraft und die Viskosität des Elektrolyten Benetzungsprozesses zu prüfen, wurde das folgende Modell etabliert.
In der obige Formel a und b Konstanten, die durch die folgende Gleichung dargestellt werden, wobei R ein kapillares Porendurchmesser ist, u die Viskosität des Elektrolyten.
Die folgende Abbildung zeigt die Ergebnisse der oben beschriebenen Infiltrationsprozess Simulationsmodell zeigt, kann die Simulation, dass die Elektrolytlösung im Vergleich zu dem Modell in der Zelle bessere Modelle LWE Infiltrationsverfahren zu sehen.
Thomas Knoche Forschung zum Verständnis des Prozesses der Infiltration des Elektrolyten, der Elektrolyt Benetzbarkeit einen sehr wichtigen Beitrag, in dem Injektionsverfahren zu verbessern, müssen wir den Druck so gering wie möglich halten (aber den Siedepunkt des Elektrolyten zu betrachten, der Elektrolyt Reduktion volatiler), Infiltration des Elektrolyten in der Zelle dar. um die Benetzungswirkung der Elektrolytlösung, um sicherzustellen, zu erleichtern, bevor die Batterie wiederholt abgedichtet werden muss evakuierten Druck Kreislauf, sollte relativ Infiltration des Elektrolytlösung Batterieklappe fördern seine Niederdruck, um die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und Äußeren des Batterieantriebselektrolyten in das Innere der Zelle zu verwenden, um das Eindringen von Elektrolyt zu verbessern.
