Bei dem Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien ist es erforderlich, zuerst das aktive Material, das leitfähige Mittel und das Bindemittel in verschiedenen Lösungsmitteln zu mischen und dann einen Beschichter zu verwenden, um die Aufschlämmung auf die Oberfläche von Al-Folie oder Cu-Folie aufzubringen und dann zu verwenden. Das Lösungsmittel in der Aufschlämmung wird bei einer hohen Temperatur entfernt und nach dem Walzen bildet sich schließlich eine Elektrode mit poröser Struktur.Die Mikrostruktur der Elektrode hat einen wichtigen Einfluss auf die elektrochemischeLeistung der Lithiumionenbatterie.Die Porosität der Elektrode und die Tortuosität der Pore beeinflussen dasLi + auf der Elektrode. Innerhalb der Diffusionsdistanz beeinflusst die spezifische Oberfläche des aktiven Materials die Stromdichte, weshalb der Aufbau eines echten und zuverlässigen Lithium-Ionen-Batterie-Elektrodenmodells von großer Bedeutung für die Untersuchung des Einflusses der Elektrodenstruktur auf die elektrochemische Leistung der Lithium-Ionen-Batterie ist Die Entwicklung dieser Methode erlaubt es, ein "echtes" 3D-Elektrodenmodell durch Rekonstruktion der Lithium-Ionen-Batterieelektrode zu erstellen, wobei die Röntgentomographie-Technologie die Lücke zwischen Simulation und Realität schließt.
Im Vergleich zu anderen Verfahren, Röntgentomografie in einem breiten Energiebereich großen Photonenfluss aufweist, ist es möglich, im Submikronbereich Auflösung, sehr geeignet für die Struktur der positiven Elektrode des Lithium-Ionen-Batterie-Scanning und Rekonstruktion bereitzustellen, vor kurzem, Martin Ebner Eidgenössische Technische Hochschule Zürich andere Person mit Röntgentomografie der Mikrostruktur NCM111 Elektrodenmaterialien wurden untersucht, und der Verdichtungsdruck und andere leitfähige Mittel + Bindemittelgehalt der Elektrode Porosität und elektro die Leistung beeinträchtigt. Fig unter a, b, wenn die Röntgenstrahlen durch die Probe, wie NCM-Partikel passieren, REM-Querschnittsaufnahme der Elektrode von Fig c eine Fotografie der Elektrodenprobe ist, Röntgenbild unter Verwendung der Probe D in Fig Tomographie. Einige der Strahlen werden von Schwermetallen absorbiert, und die verbleibenden Röntgenstrahlen werden von LuAG-Emittern in sichtbares Licht umgewandelt.Das sichtbare Lichtbild wird dann durch das CCD-Modul aufgezeichnet.Die folgende Abbildung zeigt das verarbeitete Bild.Der helle Teil der Figur stellt X dar. ray relativ große Fläche absorbiert, d.h. schwere Elemente NCM relativ große Partikel, eine dunkle Farbe, die die Position der Röntgen enthält einen relativ kleinen Bereich zu absorbieren, d.h. mesoporösen Elektrode Gap, Ruß, und ein Bindemittel, etc. In der folgenden Abbildung von i und j, können wir die Röntgentomografie große Stärke im Bild sieht man deutlich sehen kann, die Situation NCM Teilchen zerdrückt Elektrode (was oft da die Elektrode aufgrund des hohen Verdichtungsverfahren), die die NCM Schüttdichte des Materials zeigt stark die Rütteldichte beeinflusst, wenn die Teilchen nicht NCM Umordnen NCM in Form passiert von zerkleinerten Teilchen um den Druck zu absorbieren.
Aufgrund von Unterschieden in Ruß, ein Bindemittel und Poren in der Röntgenabsorption ist sehr geringer Umfang, und deshalb ist schwierig, durch Röntgenabsorptionsrate, um die Genauigkeit der elektrochemischen Simulation, Martin Ebner mit dem Abstand und den Wendepunkt-Algorithmus zu verbessern unterschieden werden zu transformieren Diese Arten von Substanzen unterscheiden, das markierte Fig g und h ist die Unterscheidung zwischen der Verwendung von Farbe., um die Genauigkeit des Algorithmus MartinEbner NCM Ergebnisse Algorithmus Korngrößenverteilung mit NCM Zetasizer erhaltenen Segmentierung zu verifizieren wird erhaltenen Verteilung Ergebnisse wurden verglichen (wie in Fig. a), können Sie sehen, dass sie sehr gut übereinstimmen, Martin Ebner-Algorithmus angibt, genau die Mikrostruktur der NCM-Elektrode reflektieren kann, verwendet, um 3D-Modelle für Lithium-Ionen-Batterien zu bauen Elektrochemisches Modell für die Simulation.
Fig b wird unter dem oben beschriebenen Algorithmus berechnet auf die Partikelgrößenverteilung und Porositätsverteilung in die Richtung senkrecht zu dem Stromabnehmer kann aus Fig kleinen Partikeln zu sehen sind in der Regel konzentrierter in der oberen und die unteren Begrenzung der beiden Elektroden, die großen Teilchen in der Mühle sein Während des Pressvorganges wurde er in die mittlere Position der Elektrode gequetscht Durch Vergleich verschiedener Elektroden kann festgestellt werden, dass alle Elektroden kleine Partikel an der Grenzfläche des Stromkollektors sammeln, aber nur die gerollten Elektroden haben kleine Partikel auf der Oberfläche. Phänomen.
Die folgende Abbildung zeigt die durch Röntgentomographie erhaltenen Elektrodenporositätsdaten (unter Berücksichtigung des Einflusses von NCM-Partikelzerkleinerung, Ruß und Bindemitteln) Abbildung a zeigt die Beziehung zwischen Porosität und Ruß + PVDF-Menge und Verdichtungsdruck. In der Beziehung sehen wir, dass im Fall von weniger Druck, je kleiner die Menge an Ruß + PVDF ist, desto geringer die Porosität ist, was anzeigt, dass der Binder und der Gehalt an leitfähigem Mittel der Elektrode kleiner sind, aber der Druck bei hohem Druck höher ist. Als nächstes gilt, je höher der Ruß- und Bindemittelgehalt ist, desto geringer ist die Porosität, was anzeigt, dass unter hohem Druck mehr leitfähiges Mittel und Bindemittel die Poren zwischen den Teilchen füllen, wodurch die Porosität der Elektrode verringert wird Gleichzeitig stellte Martin Ebner fest, dass bei geringer Leitfähigkeit + Bindemittelgehalt die Porositätsverteilung der Elektrode bei geringem Druck, der bei der Homogenisierung mit der Elektrode und der Elektrode inhomogen sein kann, inhomogener wird Gerollte Teilchen werden neu angeordnet.
Die folgende Abbildung zeigt das Verhältnis der Elektrode bei konstanter Stromentladung (blaue Kurve) und konstante stromkonstante Spannungsentladung (violette Kurve) unter Verwendung von 2% und 5% Ruß + PVDF-Elektroden nach dem Walzen bei Drücken von 0 bar bzw. 2000 bar. In der Leistungskurve kann man sehen, dass 5% der NCM-Elektrode mit einem Gehalt an einem leitfähigen Mittel + Bindemittel eine größere Kapazität bei einer konstanten Stromentladung ausüben können, und die Ratenleistung ist besser 2% der NCM-Elektrode mit einem Gehalt an einem leitfähigen Mittel + Bindemittel In der Konstantstromentladung, um eine niedrigere Kapazität zu spielen, ist eine schlechte Ratenleistung schlecht, verglichen mit den Daten können wir auch bemerken, dass die Verdichtungsdichte fast keine Auswirkung auf die Batterieleistungsleistung hat, was anzeigt, dass die Konstantstromentladungsrate von NCM-Materialien hauptsächlich elektronisch leitend ist Einfluss, begrenzt durch Ionendiffusion.
Martin Ebner Arbeit, so dass wir Röntgentomografie Rekonstruktion der Elektrodenstruktur, die genaue Analyse der verschiedenen Bindemittel, ein Leitfähigkeitsmittel Gehalt und eine andere Wirkung auf der Partikelpackungsdichte und die Verteilung der Porosität der Innenelektrode verwenden, von großer Bedeutung ist für die Einrichtung von echtem und zuverlässigen 3D-Simulationsmodell. MartinEbner Studie zeigt auch, dass NCM Elektrode kleine Partikel werden in der oberen und unteren Grenzfläche, große Partikel gesammelt werden in der zentralen Elektrode des Phänomens konzentriert, zeigt die Forschung, dass die elektrochemische Leistung, NCM Elektrode Vergrößerung hauptsächlich beeinflusst die Leistung der elektronischen Leitfähigkeit der Elektrode, weniger durch Ionenleitfähigkeit beeinflusst.
