Etude sur le mécanisme des batteries au lithium-ion réduire par le bas principalement concentrée dans les matériaux d'anode et de la cathode, telles que de nombreuses études ont montré que les pertes de substance active, augmentation de la résistance interne de la batterie, etc., sont les principaux facteurs à l'origine des ions de lithium chute de l'échec, et un liant pour le lithium rôle baisse vers le bas pendant les batteries ion joué est encore relativement faible. en effet, bien que la proportion du liant dans les batteries au lithium-ion est très faible (généralement moins de 5% de la substance active), mais il joue un liant rôle crucial dans la batterie lithium-ion, l'adhésif est agissant particules de matière active, les particules conductrices liées ensemble pour former un système stable. Cependant, dans le processus de charge et de décharge en raison de la présence à la fois positif et négatif certain changement de volume, ce qui détruit la structure stable, et le plus commun est le cas représenté sur la figure, un phénomène se produit un délaminage entre les particules de matériau adhésif / actif et d'agent conducteur, amenant ainsi la matière active La perte a provoqué une diminution de la capacité réversible de la batterie lithium-ion.
Afin d'analyser le rôle des adhésifs dans le déclin des batteries lithium-ion, JM Foster à l'Université de Portsmouth, Royaume-Uni (venez avec moi, "Portsmouth" a un sentiment de B-box) par un modèle de processus pour étudier la forme des particules de matière active, sur la vitesse de circulation des caractéristiques de collage, des études indiquent des particules elliptiques augmente de manière significative l'absorption de l'adhésif dans l'extension supérieure et inférieure des particules d'électrolyte La déformation, le grand débit de charge-décharge (plus de 1 ° C) augmentera également significativement la contrainte du liant sur les côtés gauche et droit des particules de matériau actif, affectant les performances de cycle de la batterie.
JM modèle Foster composé de trois hypothèses majeures: 1) remplie d'une électrode d'électrolyte de matériau actif est constitué de particules poreuses sphériques et l'adhésif élastique, les micropores adhésives; 2) seront dans les particules de matériau actif pour l'insertion de lithium et de désorption de lithium 3) L'adhésif gonfle lorsqu'il entre en contact avec l'électrolyte.
Basé sur les hypothèses ci-dessus, JM Foster a utilisé des méthodes mathématiques pour modéliser le moteur (parce que le processus de modélisation a été conçu avec beaucoup de connaissances mécaniques, Xiao Bian n'est pas un professionnel de la mécanique ici et ce n'est pas une affaire vicieuse). , nous regardons directement les résultats du modèle.
Dans l'électrode réelle, il y a des dizaines de millions de particules de matière active et une grande quantité de liant.Il est évidemment irréaliste de résoudre directement l'ensemble de l'électrode.JM Foster adopte donc une méthode simplifiée.JM Foster pense que, en plus du bord de l'électrode Position, la force interne de l'électrode est très uniforme, de sorte que nous pouvons simplifier le processus de solution de l'électrode entière pour résoudre les particules de matériau actif unique et l'adhésif autour de lui, de sorte que le processus de solution du modèle est grandement simplifié.
La figure suivante a montre la distribution des contraintes du liant autour des particules de matériau actif après le gonflement de l'électrolyte absorbant La figure c suivante montre la liaison des points P et E des particules de matériau actif après absorption de l'électrolyte. D'après la figure, nous pouvons voir que la déformation au point P près de la surface de l'électrode et du collecteur de courant augmente lorsque la solution d'absorption de l'adhésif augmente et que la déformation au point E augmente sur les côtés gauche et droit. En raison de la fluidité de l'adhésif, l'adhésif poussera l'adhésif du haut et du bas des particules de matériau actif sur les deux côtés du matériau actif sous l'action de la déformation.
Le panneau B montre les particules de matière active dans le changement de volume du processus entourant la distribution des déformations de l'adhésif, l'adhésif peut être noté que la distribution de la contrainte provoquée par le changement de volume de la substance active à partir de la figure est presque uniforme, mais encore trouvé une étude attentive souche adhesive gauche et à droite matériau actif ou matériau actif que les extrémités inférieures de l'adhésif est soumis à une contrainte, ce qui indique que le cycle des côtés gauche et droit des particules de liant du matériau actif plus sujettes à des phénomènes de délaminage mais en fait, il faut noter la matière active d'électrode positive pendant le cycle de très faible variation de volume (NMC 2-4%), et par conséquent les changements de déformation des particules de liant de la matière active en raison de l'expansion du volume en raison du fait beaucoup plus petit que PVDF Expansion du volume causée par l'aspiration de l'adhésif.
L'analyse précédente portait sur les particules sphériques, mais en pratique, nous avons utilisé des particules ayant de nombreuses autres formes, ce qui a permis à JM Foster d'analyser l'effet de différentes formes de particules sur la déformation de l'adhésif. Pour l'effet de la distribution de la déformation après l'aspiration de l'adhésif, la déformation du liant au point P des particules elliptiques est positive, et la déformation du liant au point E est négative, comme calculé. ce qui est cohérent avec l'analyse précédente peut également être vu sur la figure, la direction d'agencement des particules elliptiques affectent également la souche adhésif, lorsque le côté le plus long de l'ovale parallèle à la surface de l'électrode, augmentera de façon significative la Souche adhésive.
La figure suivante montre la déformation à différents taux de charge de l'adhésif (adhésif figure dans une souche de l'électrode positive, b est la souche adhésif figure dans l'électrode négative), le plus lent calcul du taux de charge utilisé exige le chargement de 3100h est terminée, et n'a besoin que le plus rapide chargement de 0.031h de taux de charge est terminée, la souche peut être considérée un taux de charge élevé augmentera de manière significative dans le point de l'adhésif position de particules de matériau actif de E sur le dessin, ce qui provoque l'adhésif et la matière active Le problème de la délamination des particules de matériau En général, la charge rapide de plus de 1 ° C sera positive, et l'adhésif de l'électrode négative sera endommagé, affectant ainsi la durée de vie de la batterie lithium-ion.
Le travail de JM Foster nous permet d'avoir une compréhension claire de la distribution de déformation de l'adhésif autour des particules de matière active au niveau microscopique et des facteurs qui affectent la distribution de déformation de la forme de particule de matériau adhésif-actif et du taux de charge / décharge. Une discussion approfondie, pour la conception du matériau de l'électrode et la conception de la batterie lithium-ion, a une certaine signification.
