Procédé de production de la batterie au lithium-ion nécessite d'abord la matière active, un agent conducteur et un liant et d'autres composants mélangés dans différents solvants, puis la suspension est appliquée en utilisant une coucheuse à la surface de la feuille d'aluminium ou une feuille de Cu, puis utilisez la température de la suspension pour éliminer le solvant, après le laminage, la structure poreuse de l'électrode finale formée microstructure d'électrode a un effet important sur les performances électrochimiques de piles au lithium-ion, la porosité tortueux de l'électrode, et les pores dans les électrodes affecte Li + distance de diffusion, une densité de courant de surface spécifique de la matière active, construisant ainsi un véritable et fiable électrode de batterie au lithium-ion du modèle de structure d'électrode pour l'étude de l'influence importante sur les performances électrochimiques de piles au lithium-ion au cours des dernières années, la tomographie à rayons X développement, afin que nous puissions par des électrodes de la batterie lithium-ion reconstruction, la mise en place d'un modèle 3D « réel » de l'électrode, on peut dire la technologie de tomographie à rayons X le pont entre la simulation et la réalité.
Comparée à d'autres méthodes, la tomographie aux rayons X a un grand flux de photons sur une large gamme d'énergie et peut fournir une résolution inférieure au micron, idéale pour balayer et reconstruire la structure d'électrode positive des batteries lithium-ion. récemment, Martin Ebner Ecole Polytechnique fédérale de Zurich autre personne utilisant la tomographie par rayons X des matériaux d'électrode de NCM111 de la microstructure ont été étudiés, et la pression de compactage et différent agent conducteur contenu + liant de la porosité de l'électrode et électrochimique affecter les performances. la figure sous a, b lorsque les rayons X passent à travers l'échantillon sous forme de particules NCM, SEM photographie en coupe transversale de l'électrode de la figure c est une photographie de l'échantillon d'électrode, l'échantillon d en tomographie figure en utilisant l'image de rayons X. le rayonnement est absorbé par des éléments de métaux lourds de sortie, puis le reste des rayons X Luag converti par le matériau luminescent dans la lumière visible, et l'image de lumière visible enregistrée par le module de CCD. la figure sous e écoulé après le traitement d'image, sur la partie superficielle de X représente Les zones où il y a plus d'absorption de rayonnement, c'est-à-dire les particules NCM qui contiennent plus d'éléments lourds, et les positions de couleurs foncées représentent les zones où l'absorption des rayons X est relativement faible, c'est-à-dire les trous dans les électrodes. Gap, noir de carbone et liant etc. Nous pouvons voir la force puissante de la tomographie aux rayons X dans les figures suivantes i et J. Dans l'image, nous pouvons voir clairement les particules cassées NCM dans l'électrode (c'est souvent Etant donné que l'électrode en raison du processus de compactage élevée), ce qui indique que NCM masse volumique apparente du matériau affecte grandement la masse volumique après tassement, lorsque les particules ne peuvent pas NCM réarrangement, NCM passeront sous la forme de particules broyées absorbent la pression.
En raison des différences de noir de carbone, un liant, et des pores dans l'absorption des rayons X est très faible mesure, et il est donc difficile de se distinguer par le taux d'absorption de rayons X afin d'améliorer la précision de la simulation électrochimique, Martin Ebner en utilisant la distance et l'algorithme de partage des eaux pour transformer ces types de substances se distinguent, la g figure marqués et h est la distinction entre l'utilisation de la couleur. afin de vérifier l'exactitude de l'algorithme, MartinEbner NCM segmentation résultats de la distribution de taille de particule de l'algorithme obtenus avec NCM Zetasizer obtenu les résultats de distribution ont été comparés (comme le montre la figure. a), vous pouvez voir qu'ils sont d'accord très bien, ce qui indique l'algorithme de Martin Ebner peut refléter avec précision la microstructure de l'électrode NCM, utilisé pour construire des modèles 3D pour les batteries au lithium-ion Modèle électrochimique pour la simulation.
La figure b est calculé selon l'algorithme de la distribution de taille des particules décrit ci-dessus et la distribution de porosité dans la direction perpendiculaire au collecteur de courant, peut être vu à partir de particules de petites figure ont tendance à être plus concentré dans la limite supérieure et inférieure des deux électrodes, les grosses particules dans le broyeur relégué à la pression lors de la position intermédiaire des électrodes. en comparant les différentes électrodes se trouvent dans l'ensemble des électrodes apparaît une petite interface de collecteur de phénomène d'agrégation des particules, mais seulement de petites particules apparaissent sur la surface après laminage électrodes d'agglomération Phénomène
La figure suivante montre la porosité de l'électrode par des données de tomographie par rayons X obtenu (rupture des particules NCM compte tenu de l'influence de noir de carbone et d'un liant), la figure entre une porosité et la quantité de noir de carbone + pression de compactage de PVDF relation, on voit que, à une faible pression, le noir de carbone est d'au moins + nombre de porosité inférieure de PVDF, un liant et un agent conducteur a montré moins de contenu des électrodes mieux de roulement, mais une haute pression de compactage ensuite, à l'inverse, plus la teneur en carbone noir et d'un liant, plus la porosité, ce qui indique que, à haute pression, un agent conducteur et un liant plus remplit les pores entre les particules, ce qui réduit les pores de l'électrode taux tandis que Martin Ebner a également constaté que, à faible teneur en liant + l'agent conducteur, la porosité des électrodes de l'électrode devient répartition plus inégale sous de faibles pressions de compactage, qui peut être inégale et l'électrode dans le processus d'homogénéisation, ainsi que Les particules laminées sont réarrangées.
La figure suivante montre un 2% et 5% d'électrodes de noir de carbone + PVDF, respectivement 0bar 2000bar pression et le laminage de l'électrode après la décharge de courant constant (courbe bleue) et un courant constant - grossissement décharge de tension constante (courbe violette) courbe de performance, de 5% peut être vu le NCM + électrode agent conducteur, la teneur en liant dans la décharge à courant constant peut jouer une plus grande capacité, les performances de taux est meilleur. NCM + teneur en liant d'électrode de 2% d'un agent conducteur jouer dans la capacité de décharge de courant constant est faible capacité, faible taux, on peut aussi noter la densité d'emballage de données comparatives est peu d'effet sur le taux de rendement de la batterie, la capacité de débit de décharge de courant constant indique que le matériau principalement par NCM conducteur électronique Impact, limité par la diffusion d'ions.
Le travail de Martin Ebner nous a permis d'utiliser la tomographie par rayons X pour reconstruire la structure des électrodes, analyser avec précision l'effet de différents liants, la teneur en agents conducteurs et différentes densités de compactage sur la distribution des particules et la porosité à l'intérieur de l'électrode. Les recherches de MartinEbner montrent également que le phénomène de petites particules se rassemblant dans les interfaces supérieures et inférieures et les grandes particules au centre de l'électrode apparaît dans l'électrode NCM, l'étude des performances électrochimiques montre que l'électrode NCM a un facteur de grossissement. La performance est principalement affectée par la conductivité électronique de l'électrode et est moins affectée par la conductivité ionique.
