Die Erforschung des Zerfallsmechanismus von Lithium-Ionen-Batterien konzentriert sich hauptsächlich auf positive und negative Materialien.Zum Beispiel zeigen viele Studien, dass der Verlust von aktiven Materialien, der Anstieg des Innenwiderstands und andere Faktoren die Hauptursachen für den Rückgang von Lithium-Ionen-Batterien und Lithiumbindern sind. Die Rolle, die der Zerfall der Ionenbatterie spielt, ist relativ gering.Tatsächlich spielt der Binder eine Rolle, obwohl der Anteil des Bindersin der Lithiumionenbatterie sehr klein ist (üblicherweise weniger als 5% des aktivenMaterials). Die Schlüsselrolle Bei Lithium-Ionen-Batterien besteht die Aufgabe des Klebstoffs darin, die Aktivmaterialteilchen und die Teilchen des leitfähigen Mittels miteinander zu verbinden, um ein stabiles System zu bilden, jedoch aufgrund der Anwesenheit von positiven und negativen Elektroden während des Ladens und Entladens Eine gewisse Volumenänderung wird diese stabile Struktur zerstören.Zum Beispiel ist die Situation, die in der nachstehenden Figur gezeigt ist, am üblichsten.Das Schichtbildungsphänomen tritt zwischen dem Klebstoff / Leitfähigkeitsmittel undden Aktivmaterialteilchen auf, was zu dem aktiven Material führt Der Verlust verursachte eine Abnahme der reversiblen Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie.
Um die Rolle von Klebstoffen beim Niedergang von Lithium-Ionen-Batterien zu analysieren, JM Foster, University of Portsmouth, Vereinigtes Königreich (komm ich lese: "Portsmouth", hat es einen Sinn für B-Box)? Durch Modellierung wurde der Effekt der Partikelform des Aktivmaterials und des zyklischen Verhältnisses auf die Hafteigenschaften des Klebstoffs untersucht.Die Ergebnisse zeigten, dass die ovalen Partikel die Menge des vom Elektrolytenabsorbierten Bindemittels nach der Expansion des Elektrolyten im oberen und unterenTeil des Pellets signifikant erhöhen. Belastung, große Lade-Entlade-Rate (mehr als 1C) erhöht auch signifikant die Binderspannung auf der linken und rechten Seite der Aktivmaterialteilchen, was die Zyklusleistung der Batterie beeinträchtigt.
JM Fosters Modell besteht hauptsächlich aus drei Hypothesen: 1) Die Elektrode besteht aus sphärischen Aktivmaterialteilchen und einem elastischen porösen Bindemittel, und die Poren des Bindemittels sind mit dem Elektrolyten gefüllt, 2) Die Aktivmaterialteilchen werden einer Lithiuminsertion und Delithiierung unterzogen. Volumenausdehnung tritt auf 3) Der Klebstoff wird anschwellen, wenn er den Elektrolyten berührt.
Basierend auf den obigen Annahmen verwendete JM Foster mathematische Methoden, um den Motor zu modellieren (da der Modellierungsprozess viel mechanisches Wissen besitzt, ist Xiao Bian hier kein mechanischer Fachmann, so dass es nicht nötig ist, viel Aufhebens zu machen. Interessierte Freunde können das Original sehen) schauen wir uns direkt die Ergebnisse des Modells an.
In der eigentlichen Elektrode gibt es mehrere zehn Millionen aktive Materialteilchen und eine große Menge an Binder. Es ist offensichtlich unrealistisch, die gesamte Elektrode direkt zu lösen. Daher wendet JM Foster eine vereinfachte Methode an. JM Foster glaubt, dass zusätzlich zu den Elektrodenkanten Position, die innere Kraft der Elektrode ist sehr gleichmäßig, so können wir die Lösung Prozess der gesamten Elektrode zu lösen, um die einzelnen Partikel des aktiven Materials und den Klebstoff um ihn herum zu lösen, so dass der Lösungsprozess des Modells ist stark vereinfacht.
Die folgende Abbildung a zeigt die Spannungsverteilung des Binders um die Aktivmaterialteilchen herum nach dem Expandieren des Elektrolyten Abbildung C zeigt die Bindung der P- und E-Punkte der Aktivmaterialteilchen nach Absorption des Elektrolyten. Aus der Figur können wir sehen, dass die Dehnung an dem Punkt P nahe der Oberfläche der Elektrode und des Stromkollektors zunimmt, wenn sich die Absorptionslösung des Klebstoffs ausdehnt, und die Spannung an Punkt E auf der linken und rechten Seite des Teilchens zunimmt. Aufgrund der Fluidität des Klebstoffs drückt der Klebstoff den Klebstoff von der Ober- und Unterseite der Aktivmaterialteilchen auf beide Seiten des aktiven Materials unter der Wirkung der Dehnung.
Panel B zeigt die Aktivmaterialteilchen in der Volumenänderung des die Dehnungsverteilung des Klebstoffs umgebenden Prozesses kann der Klebstoff angemerkt werden, dass die Spannungsverteilung durch die Volumenänderung des Wirkstoffs aus der Figur verursachte fast gleichförmig ist, aber noch gefunden sorgfältiges Studium linke und rechte Klebstoff Stamm aktive Material oder aktives Material als untere Enden des Klebstoffs zu Dehnung unterzogen, die, dass der Zyklus der linken und rechten Seite zeigt der Bindemittelteilchen des aktiven Materials anfälliger für Delaminierungsphänomen aber in der Tat, müssen wir das positive Elektrodenaktivmaterial während der zyklischen Verwendung von sehr kleiner Volumenänderung (NMC 2-4%) und daher die Dehnungsänderungen der Bindemittelteilchen des aktiven Materials aufgrund der Volumenausdehnung aufgrund der Tatsache, viel kleiner als PVDF beachten Volumen des Klebstoffes aufgrund der Expansion des Absorptionsmittels.
Analyse des Vorstehende auf kugelförmige Teilchen gerichtet ist, aber die tatsächliche Verwendung der Teilchen haben wir viele andere Formen, und somit JM Foster Wirkung verschiedener Partikelform der auf der Klebe induzierten Dehnung wurden analysiert. Die folgende Abbildung zeigt die unterschiedliche Teilchenform Auswirkungen der Dehnungsverteilung für den flüssigkeitsabsorbierende Klebstoff, die Berechnungsergebnisse aus den ovalen Teilchen einer Punktposition P Bindemittel Stamm sind positiv, während die Spannung in dem Bindemittel an dem Punkt E ein negativer Wert ist, Dies steht im Einklang mit der vorhergehenden Analyse kann auch aus der Figur, die Anordnungsrichtung elliptische Teilchen auch die Klebe Dehnung beeinflussen zu sehen ist, wenn die längere Seite des Ovals parallel zu der Elektrodenoberfläche, wird die deutlich erhöhen Dehnungs Klebstoff.
Die folgende Abbildung der Stamm bei verschiedenen Ladungsrate des Klebstoffes zeigt (Fig Klebstoff in einem Stamm der positiven Elektrode, b ist der Klebstoff Fig Spannung in der negativen Elektrode), die langsamste Laderate Berechnung erfordert verwendet 3100h Aufladen beendet ist, und muss nur die schnellste Ladeladerate 0.031h abgeschlossen ist, kann der Stamm eine hohe Ladungsrate in der Aktivmaterialteilchen Position E Punkt des Klebstoffs aus der Zeichnung deutlich wird zunehmen sehen ist, wodurch der Klebstoff und die aktive Schichtmaterial Partikel Problem. im allgemeinen eine schnelle Laderate übersteigt 1C positive, negative Klebstoff produzieren Schäden sind, wodurch die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie zu beeinträchtigen.
JM Fosters Arbeit ermöglicht uns ein klares Verständnis der Spannungsverteilung des Klebstoffs um die Aktivmaterialteilchen von der mikroskopischen Ebene und der Faktoren, die die Spannungsverteilung der Partikelform und der Lade- / Entladerate des Klebstoff-aktiven Materials beeinflussen. Für die Gestaltung des Elektrodenmaterials und die Gestaltung der Lithium-Ionen-Batterieformulierung hat eine ausführliche Diskussion eine gewisse leitende Bedeutung.
