A infusão e a infiltração são os principais passos para garantir a consistência e a vida útil do ciclo das baterias de iões de lítio. Trabalhamos muito para melhorar a infiltração de eletrólitos. No entanto, devido à estrutura selada das baterias de iões de lítio, é muito difícil de observar em tempo real. Para a infiltração de eletrólitos, então estes são principalmente baseados na experiência, resultados geralmente menos efetivos nos últimos anos, com a tecnologia de detecção, mais e mais novas ferramentas de detecção foram desenvolvidas, para que tenhamos a oportunidade de poder Por exemplo, há algum tempo atrás, relatamos que engenheiros como o WJ Weydanz da Bosch, da Alemanha, usaram tecnologia de imagem de nêutrons para analisar o processo de infiltração de eletrólito dentro da célula.
A penetração de neutrons é forte e muito sensível aos átomos de lítio e aos átomos de H, de modo que o eletrólito possui uma forte absorção de nêutrons, a difração de nêutrons é a detecção do eletrólito no processo de infiltração de bateria de iões de lítio ideal significa Instituto de Tecnologia de Munique Thomas Knoche e outros. Tecnologia de imagem de nêutrons utilizada recentemente para estudar o processo de infiltração do eletrólito na célula durante o processo de enchimento da bateria flexível. Como mostrado na figura acima, o equipamento utilizado no experimento inclui principalmente um vácuo Latas, células de amostra, equipamento de iniciação e vedação, bem como equipamentos emissores e receptores de neutrões.
O experimento usa a bateria como a bateria laminada flexível, 4 eletrodos positivos e 5 eletrodos negativos. O separador adota laminagens em forma de Z, a porosidade dos eletrodos positivos e negativos é de cerca de 30% eo eletrólito é EC: EMC = 3: 7 Os solventes mistos, LiPF6 não são adicionados ao eletrólito por razões de segurança.
Em geral, acreditamos que a infusão a vácuo pode efetivamente promover a infiltração de eletrólito dentro da bateria de iões de lítio, para verificar o efeito do vácuo na infiltração de eletrólito, Thomas Knoche usa dois modos de procedimentos de controle de pressão (como mostrado abaixo Ambos os modos são infusão a vácuo (ambos os modos têm diferentes graus de vácuo), a célula é então selada depois que a pressão normal e os ciclos de vácuo são retomados e vários ciclos de vácuo após o fechamento para promover ainda mais o eletrólito em Infiltração da bateria (para reduzir a evaporação do eletrólito, cada vez que o vácuo é encurtado o máximo possível).
Durante o processo de infusão, o feixe de neutrons foi retirado a cada 15 segundos para tirar uma foto da bateria para registrar a infiltração de eletrólitos dentro da bateria. Thomas Knoche usou o software de processamento de imagem para processar a imagem obtida e gravou o infiltrado O número de pixels, o número de pixels infiltrados divididos pelo número total de pixels para obter o valor é a "taxa de infiltração".
O gráfico a seguir mostra a infiltração de 0s, 75s e 585s após o eletrólito na infiltração da bateria, pode ser visto a partir da figura no momento da infusão apenas uma pequena quantidade de eletrólito ao longo da extremidade superior da célula para o interior da célula, a maior parte da eletrólise O líquido flui para a parte inferior da bateria. Quando a ação capilar, o eletrólito é gradualmente absorvido dentro da célula, na imagem podemos ver claramente que a frente da infiltração de eletrólitos apresenta uma curva em forma de U, infiltração de ambos os lados da célula Mais rápido, o meio da infiltração celular mais lenta.
Depois que a bateria é selada, a pressão do tanque de vácuo é restaurada para a pressão normal. Devido à diferença de pressão entre o interior e o exterior da bateria, sob a ação da pressão atmosférica, o eletrólito é conduzido para dentro da célula para promover a infiltração do eletrólito na célula .
A figura a seguir mostra a relação entre a taxa de infiltração e o tempo de infiltração de um sistema de injeção de líquido diferente. Pode-se observar que no sistema A com ciclos menos evacuados, a taxa média de infiltração da bateria é de 73,18% em 850s, O número de ciclos de vácuo sistema B em 850s quando a taxa média de infiltração de 78,73%, indicando que, após a injeção de vácuo múltiplo, o ciclo de pressão é propício para melhorar a infiltração de baterias de iões de lítio.
A figura a seguir mostra a infiltração da bateria sob diferentes condições de pressão. Pode-se observar que a pressão do eletrólito tem um efeito significativo na infiltração do eletrólito na bateria. Quanto menor a pressão no momento da injeção, mais a taxa de infiltração do eletrólito Elevadas, as taxas de infiltração final das baterias injetadas a 50 mbar, 400 mbar e 900 mbar foram 82,3%, 77,9% e 70,1%, respectivamente.
O estudo de Thomas Knoche também descobriu que o vedante de baixa pressão pode promover uma infiltração mais uniforme do eletrólito dentro da bateria, principalmente porque a vedação de baixa pressão pode aumentar a diferença de pressão dentro e fora da bateria, a pressão atmosférica pode promover o eletrólito fora da célula para dentro da célula Interno, promovendo assim o eletrólito na infiltração mais uniforme das células.
Para modelar a infiltração de eletrólitos em baterias de iões de lítio, Thomas Knoche estabeleceu o seguinte modelo com base no LWE de material poroso e a influência da gravidade e da viscosidade do eletrólito no processo de infiltração.
As constantes acima a e b podem ser calculadas respectivamente pela fórmula seguinte, em que R é o diâmetro do poro capilar e u é a viscosidade do eletrólito.
A figura abaixo mostra os resultados de simulação do processo de infiltração usando o modelo acima. Pode-se ver que o modelo pode simular melhor o processo de infiltração do eletrólito na célula em comparação com o modelo LWE.
A pesquisa de Thomas Knoche fez um contributo significativo para a nossa compreensão do processo de molhamento de eletrólitos e para melhorar a molhabilidade do eletrólito. Precisamos manter a pressão do gás o menor possível durante o processo de enchimento (mas considere o ponto de ebulição do eletrólito, Volátil) para promover a infiltração do eletrólito na célula. Para garantir o efeito de infiltração do eletrólito, é necessário realizar múltiplos vazios e ciclos de pressurização antes da bateria ser vedada para promover a infiltração do eletrólito. Baixa pressão, para usar a diferença de pressão entre o interior e o exterior do eletrólito da unidade de bateria no interior da célula para melhorar a infiltração de eletrólito.
