В процессе производства литиево-ионных батарей необходимо сначала смешать активный материал, проводящий агент и связующее в разных растворителях, а затем использовать устройство для нанесения покрытия на поверхность фольги Al или фольги Cu, а затем использовать. Растворитель в суспензии удаляется при высокой температуре, и после прокатки окончательно формируется электрод пористой структуры. Микроструктура электрода оказывает важное влияние на электрохимические характеристики ионно-литиевой батареи. Пористость электрода и извилистость поры влияют на Li + на электроде. В пределах диффузионного расстояния удельная площадь поверхности активного материала влияет на плотность тока, поэтому построение надежной и надежной модели электродов с ионно-литиевой батареей имеет большое значение для изучения влияния структуры электрода на электрохимические характеристики ионно-литиевой батареи. В последние годы технология рентгеновской томографии Разработка этого метода позволяет нам установить «реальную» электродную 3D-модель путем восстановления электрода литиево-ионной батареи. Можно сказать, что технология рентгеновской томографии устраняет разрыв между имитацией и реальностью.
По сравнению с другими методами рентгеновская томография имеет большой поток фотонов в широком диапазоне энергии и может обеспечивать субмикронное разрешение. Она идеально подходит для сканирования и восстановления положительной электродной структуры литий-ионных батарей. недавно был изучен Мартин Эбнер Федеральный технологического институт Цюриха другого лица с использованием рентгеновской томографии микроструктуры NCM111 электродных материалов, а также давление прессования и различное проводящий агентом + связующее содержание электрода пористости и электрохимической влияют на производительность. фиги в а, б, когда рентгеновские лучи будут проходить через образец в виде частиц NCM, SEM фотографий поперечного сечения электрода фиги с представляет собой фотографию образца электрода, образец д на фигах томографии с использованием рентгеновского изображения. излучение поглощается некоторых тяжелых металлических элементов, а потом остальные рентгеновские лучи LuAG преобразуются люминесцентного материала в видимый свет и видимый свет изображение, записанное с помощью модуля CCD. на фиг при е, прошедшего после обработки изображения, на мелкой части Х представляет собой Область, в которой происходит большее поглощение излучения, то есть содержит частицы NCM с более тяжелыми элементами, а положение темного цвета представляет собой область, в которой поглощение рентгеновского излучения относительно невелико, то есть отверстие в электроде. Gap, Carbon Black и Binder и т. Д. Мы можем видеть сильную силу рентгеновской томографии на следующих рисунках i и j. На изображении мы можем отчетливо видеть обрыв частиц NCM в электроде (это часто Так как электрод из-за высокий процесс прессования), что свидетельствует о том, что НАЯ объемной плотность материала сильно влияет на плотности утряски, когда частицы не могут НУЮ перестановку, NCM будет проходить в виде дробленые частицы поглощают давление.
Из-за сажи различия в величине поглощения рентгеновских лучей между связующим и порами очень малы, поэтому их трудно отличить от поглощающей способности рентгеновских лучей. Чтобы повысить точность электрохимического моделирования, Мартин Эбнер использует метод дистанционного преобразования и алгоритм водораздела Эти вещества различаются. Следующие цифры g и h отмечены цветом после дифференциации. Чтобы проверить точность вышеуказанного алгоритма, MartinEbner также делит результаты распределения частиц по размеру NCM, полученные по алгоритму, и гранулярность NCM, полученную с помощью лазерной частицы. Результаты сравнения были сопоставлены (как показано на следующем рисунке а), и можно видеть, что они находятся в очень хорошем согласии, что указывает на то, что алгоритм Мартина Эбнера может точно отражать микроструктуру электрода NCM и подходит для построения 3D-моделей для литий-ионных батарей. Электрохимическая модель для моделирования.
На рисунке b ниже показано распределение частиц по размерам и распределение пористости в направлении, перпендикулярном токоприемнику, вычисленном с использованием вышеуказанного алгоритма. Из рисунка видно, что мелкие частицы с большей вероятностью будут сосредоточены на двух границах электрода, а крупные частицы находятся в измельчении. Во время процесса прессования он был сжат в среднем положении электрода. Сравнивая различные электроды, можно обнаружить, что все электроды будут собирать мелкие частицы на границе тока коллектора тока, но только рулонные электроды будут иметь небольшие частицы на поверхности. явление.
На приведенном ниже рисунке показаны данные по пористости электрода, полученные с помощью рентгеновской томографии (с учетом влияния дробления частиц NCM, сажи и связующего). На рисунке а показана зависимость между пористостью и содержанием сажи + PVDF и давлением уплотнения. В этой связи мы видим, что чем ниже число сажи + PVDF, тем ниже пористость, и чем ниже содержание связующего и проводящего агента, тем лучше электрод, но давление выше при высоком давлении. Затем, наоборот, чем выше содержание сажи и связующего, тем ниже пористость, указывая, что под высоким давлением более проводящий агент и связующее заполняют поры между частицами, уменьшая пористость электрода В то же время Мартин Эбнер также обнаружил, что при низком содержании проводящего вещества + связующего распределение пористости электрода становится более неоднородным при низком давлении, которое может быть неоднородным с электродом во время гомогенизации, а электрод Перекаченные частицы перегруппированы.
На следующем рисунке показано отношение электрода при разряде постоянного тока (синяя кривая) и разряде постоянного тока (фиолетовая кривая) с использованием электродов 2% и 5% сажи + PVDF после прокатки при давлениях 0 бар и 2000 бар соответственно. На кривой производительности можно видеть, что 5% электрода NCM с содержанием проводящего вещества + связующего может проявлять большую емкость при разряде постоянного тока, а скорость работы лучше. 2% электрода NCM с проводящим агентом + содержание связующего В разряде постоянного тока для работы с меньшей пропускной способностью плохая скорость работы низкая, по сравнению с данными, мы также можем отметить, что плотность уплотнения практически не влияет на производительность батареи, что указывает на то, что производительность NCR с постоянным током в материалах NCM в основном является электронно-проводящей Воздействие, ограниченное диффузией ионов.
Работа Мартина Эбнера позволила нам использовать рентгеновскую томографию для восстановления структуры электрода, точно проанализировать влияние различных связующих веществ, содержания проводящих агентов и различных плотностей уплотнения на распределение частиц и пористость внутри электрода. Очень важно установить реалистичную и надежную трехмерную имитационную модель. Исследование MartinEbner также показывает, что явление малых частиц, собирающихся на верхнем и нижнем интерфейсах и больших частицах в центре электрода, появляется на электроде NCM. Исследование электрохимических характеристик показывает, что электрод NCM имеет коэффициент увеличения. На производительность в основном влияет электронная проводимость электрода и меньше влияет ионная проводимость.
