리튬 이온 전지의 제조 방법은 먼저 활성 물질, 도전 제 및 바인더와 용제에 혼합하고, 다른 부품을 필요로하고, 그 슬러리를 알루미늄 박이나 구리 박의 표면에 코터를 이용하여 도포 한 후 사용 슬러리 온도는 압연 후, 용매를 제거하고, 전극의 최종 전극 형성된 미세 다공성 구조는 리튬 이온 전지, 전극의 구불 구불 한 기공 및 전극의 세공의 전기 화학적 성능에 중요한 영향 영향 리 +를 갖는다 확산 거리, 활물질의 비 표면적이 전류 밀도, 따라서 최근에는 리튬 이온 전지의 전기 화학적 성능에 중요한 영향을 연구하기위한 전극 구조 모델의 실제 안정적인 리튬 이온 전지의 전극을 구성하는, X 선 단층 촬영 장치 우리는 리튬 이온 배터리 전극 재건의 방법으로 할 수 있도록 개발, 전극의 '진짜'3D 모델의 설립, 그것은 말할 수있다 X 선 단층 촬영 기술은 시뮬레이션과 현실 사이의 간격을 다리.
다른 방법과 비교하여 X 선 단층 촬영은 광범위한 에너지 범위에서 큰 광자 플럭스를 가지며 서브 미크론 해상도를 제공 할 수 있으며 리튬 이온 배터리의 양극 구조를 스캔하고 재구성하는 데 이상적입니다. 최근 취리히의 Federal University of Technology의 Martin Ebner 등은 NCM111 재료의 전극 미세 구조를 연구하기 위해 X 선 단층 촬영을 사용했습니다. 전극 다공성 및 전기 화학적 성질에 대한 다양한 압축 압력 및 도전 제 + 바인더 함량 분석 성능의 영향 다음 그림 a, b는 NCM 입자, 전극 단면의 SEM 사진, c는 전극 샘플 사진, 그림 d는 단층 촬영을 위해 X 선을 사용하는 샘플 사진입니다 .X 선이 샘플을 통과 할 때 광선 중 일부는 중금속에 흡수되고 나머지 X 선은 LuAG 방사체에 의해 가시 광선으로 변환되고 가시 광선 이미지는 CCD 모듈에 의해 기록됩니다 아래 그림 e는 처리 된 이미지입니다 그림에서 밝은 색 부분은 X를 나타냅니다. 방사선 흡수가 더 많은 영역, 즉 더 무거운 원소를 포함하는 NCM 입자 및 어두운 색의 위치는 X- 선 흡수가 비교적 작은 영역, 즉 전극의 구멍을 나타낸다. 갭, 카본 블랙 및 바인더 등이 있습니다. 다음 그림 i와 j에서 X 선 단층 촬영의 강력한 강도를 볼 수 있습니다. 이미지에서 우리는 명확하게 전극에서 깨진 NCM 입자를 볼 수 있습니다 (이것은 종종 고압 공정 중에 전극이 형성됨에 따라 NCM 재료의 충진 밀도가 압축 밀도에 크게 영향을 미치며, NCM 입자를 재배치 할 수없는 경우 NCM은 압력을 흡수하여 파손됩니다.
카본 블랙으로 인해 바인더와 기공 사이의 X 선 흡수의 차이가 매우 작기 때문에 X 선 흡수율로 구별하기가 어렵습니다. 전기 화학 시뮬레이션의 정확도를 높이기 위해 Martin Ebner는 거리 변환 방법과 유역 알고리즘을 사용합니다 마틴 이브너 (MartinEbner)는 알고리즘의 정확도를 검증하기 위해 알고리즘으로 얻은 NCM 입도 분포 결과와 레이저 입도 측정기로 얻은 NCM 입도를 나눕니다. 배포 결과는 다음 그림 a와 같이 비교되었으며 Martin Ebner의 알고리즘이 NCM 전극의 미세 구조를 정확하게 반영 할 수 있고 리튬 이온 배터리 용 3D 모델을 구축하는 데 적합 함을 나타내는 매우 좋은 일치도를 확인할 수 있습니다. 시뮬레이션을위한 전기 화학적 모델.
아래의 그림 b는 위의 알고리즘으로 계산 한 집 전체에 수직 인 방향의 입자 크기 분포와 기공 분포를 보여 주며, 그림에서 볼 수 있듯이 작은 입자가 전극의 두 경계에 집중되어 있고 큰 입자가 분쇄되어있는 것을 볼 수 있습니다. 압착 과정에서 전극의 중간 위치로 압착되었다. 다른 전극을 비교함으로써, 모든 전극이 집 전체의 계면에서 작은 입자를 수집하지만, 압연 된 전극 만이 표면에 작은 입자를 갖는다는 것을 알 수있다. 현상.
아래 그림은 X 선 단층 촬영 (NCM 입자 분쇄, 카본 블랙 및 바인더의 영향을 고려한 결과)에서 얻은 전극 다공성 데이터를 보여줍니다. 그림 a는 다공성 및 카본 블랙 + PVDF 양 및 압축 압력을 보여줍니다. 상기 관계에서, 카본 블랙 + PVDF의 수가 적을수록 다공도가 낮아지고 바인더 및 도전 제의 함량이 낮을수록 전극은 좋지만 압력은 고압에서 높다는 것을 알 수있다. 다음으로, 반대로, 카본 블랙 및 바인더 함량이 높을수록, 다공도가 낮아지고, 고압 하에서는 도전 제 및 바인더가 입자 사이의 공극을 채우고, 전극의 다공성이 감소 함을 나타낸다 동시에 마틴 에브너 (Martin Ebner)는 낮은 전도성 물질 + 바인더 함량에서 전극의 다공성 분포가 저압 하에서 불균일 해지고 균질화 동안 전극과 동질이 될 수 있다는 것을 발견했으며 전극은 압연 된 입자는 재배치됩니다.
다음 그림은 각각 0 bar 및 2000 bar의 압력으로 압연 한 후 2 % 및 5 % 카본 블랙 + PVDF 전극을 사용한 정전류 방전 (파란색 곡선) 및 정전류 - 정전압 방전 (보라색 곡선)에서 전극의 비율을 보여줍니다. 성능 곡선에서 5 % 전도성 물질 + 바인더 함량을 가진 NCM 전극은 정전류 방전에서 더 많은 용량을 발휘할 수 있으며 속도 성능은 더 우수함을 알 수 있습니다. 전도성 물질 + 바인더 함량이있는 2 % NCM 전극 낮은 용량을 재생하기위한 정전류 방전에서, 낮은 속도 성능은 데이터와 비교할 때 나쁘다. 압축 밀도는 배터리 속도 성능에 거의 영향을주지 않는다는 것을 알 수있다. 이는 NCM 물질의 정전류 방전 속도 성능이 주로 전자 전도성임을 나타낸다 충격, 이온 확산으로 제한됨.
Martin Ebner의 연구는 X- 레이 단층 촬영을 사용하여 전극 구조를 재구성하고 다양한 바인더, 전도성 약제 함량 및 다양한 압축 밀도가 전극 내부의 입자 분포 및 다공성에 미치는 영향을 정확하게 분석 할 수있었습니다. MartinEbner의 연구에 따르면 전극 상부와 하부 경계면에 작은 입자들이 모이는 현상과 전극 중심에 큰 입자들이 NCM 전극에 나타난다는 것을 보여주었습니다. 전기 화학 성능 연구에 따르면 NCM 전극 배율 성능은 주로 전극의 전자 전도도에 의해 영향을 받고 이온 전도도에 덜 영향을받습니다.
