Estudio sobre el mecanismo de las baterías de iones de litio reduzca con abajo mayormente concentrado en el ánodo y el cátodo materiales, tales como muchos estudios han demostrado que las pérdidas de sustancia activa, aumento de la resistencia interna de la batería, etc. son los principales factores causantes de iones gota fracaso de litio, y un aglutinante para el litio papel declinar abajo durante baterías de iones de jugadas es todavía relativamente pequeño. de hecho, aunque la proporción de aglutinante en las baterías de iones de litio es muy pequeña (típicamente menos de 5% de sustancia activa), pero juega un aglutinante El papel clave: en las baterías de iones de litio, el papel del adhesivo es unir las partículas del material activo y las partículas del agente conductor para formar un sistema estable. Sin embargo, debido a la presencia de electrodos positivos y negativos durante la carga y la descarga Un cierto cambio de volumen destruirá esta estructura estable. Por ejemplo, la situación más común es la que se muestra en la figura siguiente. El fenómeno de formación de capas se produce entre el adhesivo / agente conductor y las partículas de material activo, lo que da como resultado el material activo La pérdida causó una disminución en la capacidad reversible de la batería de iones de litio.
Para analizar el papel de los adhesivos en el declive de las baterías de iones de litio, JM Foster en la Universidad de Portsmouth, Reino Unido (pónganme, "Portsmouth" tiene una sensación de B-box) por un modelo de proceso para estudiar la forma de las partículas de material activo, en la tasa de circulación de las características de unión adhesiva, los estudios indican partículas elípticas aumenta significativamente la absorción del adhesivo en la expansión superior e inferior de las partículas de electrolitos La velocidad de descarga de carga grande (más de 1C) también aumentará significativamente la tensión del aglutinante en los lados izquierdo y derecho de las partículas de material activo, lo que afecta el rendimiento del ciclo de la batería.
modelo JM Foster, que consta de tres principales hipótesis: 1) lleno de un electrodo de electrolito material activo consiste en partículas porosas esféricas y el adhesivo elástico, los microporos adhesivo; 2) estará en las partículas de material activo para la inserción de litio y desorción de litio Se produce una expansión de volumen; 3) El adhesivo se hincha cuando entra en contacto con el electrolito.
Sobre la base de las suposiciones anteriores, JM Foster utilizó métodos matemáticos para modelar el motor (porque el proceso de modelado tiene un montón de conocimiento mecánico, Xiao Bian no es un profesional mecánico aquí, por lo que no es necesario hacer un escándalo. Los amigos interesados pueden ver el original) , miramos directamente los resultados del modelo.
En el electrodo real, hay decenas de millones de partículas de material activo y una gran cantidad de aglutinante. Obviamente, no es realista resolver directamente todo el electrodo. Por lo tanto, JM Foster adopta un método simplificado. JM Foster cree que, además de los bordes de los electrodos, Posición, la fuerza interna del electrodo es muy uniforme, por lo que podemos simplificar el proceso de solución de todo el electrodo para resolver las partículas de material activo único y el adhesivo a su alrededor, de modo que el proceso de solución del modelo se simplifica enormemente.
La siguiente figura a muestra la distribución de tensiones del aglutinante alrededor de las partículas de material activo después de expandir el electrólito. La figura C a continuación muestra la unión de los puntos P y E de las partículas de material activo después de absorber el electrolito. De la figura, podemos ver que la tensión en el punto P cerca de la superficie del electrodo y el colector de corriente aumenta a medida que la solución de absorción del adhesivo se expande y aumenta la tensión en el punto E en los lados izquierdo y derecho de la partícula. Debido a la fluidez del adhesivo, el adhesivo empujará el adhesivo desde la parte superior e inferior de las partículas de material activo a ambos lados del material activo bajo la acción de la tensión.
El panel B muestra las partículas de material activo en el cambio de volumen del proceso que rodea la distribución de la deformación del adhesivo, el adhesivo puede observarse que la distribución de la tensión causada por el cambio de volumen de la sustancia activa a partir de la figura es casi uniforme, pero aún se encontró un estudio cuidadoso material activo cepa adhesivo izquierda y derecha o material activo que extremos inferiores de adhesivo se somete a tensión, lo que indica que el ciclo de la izquierda y derecha de los lados de las partículas de aglutinante del material activo más propensos a fenómeno de deslaminación pero en realidad, necesitamos tener en cuenta el material activo del electrodo positivo durante el ciclo de cambio de volumen muy pequeño (NMC 2-4%), y por lo tanto los cambios de deformación de las partículas de aglutinante del material activo debido a la expansión de volumen debido al hecho mucho más pequeño que PVDF Expansión de volumen causada por la aspiración adhesiva.
El análisis anterior fue para partículas esféricas, pero en la práctica utilizamos partículas con muchas otras formas, por lo que JM Foster analizó el efecto de diferentes formas de partículas en la tensión del adhesivo. La figura siguiente muestra las diferentes formas de partículas. Para el efecto de la distribución de la deformación después de que se aspira el adhesivo, la tensión del aglutinante en el punto P de las partículas elípticas es positiva, y la tensión del aglutinante en el punto E es negativa, tal como se calculó. esto es consistente con el análisis anterior también puede verse en la figura, las partículas elípticas disposición de dirección también afectan a la cepa adhesivo, cuando el lado más largo del paralelo óvalo a la superficie del electrodo, aumentará significativamente la Tensión adhesiva.
La siguiente figura muestra la deformación a la diferente velocidad de carga del adhesivo (adhesivo figura en una cepa del electrodo positivo, b es el adhesivo cepa figura en el electrodo negativo), el cálculo de la tasa de carga más lento empleado requiere carga 3100h se ha completado, y sólo necesita el más rápido de carga 0.031h velocidad de carga se ha completado, la cepa se puede ver una alta tasa de carga aumentará significativamente en la partícula de material de punto de posición e activa del adhesivo a partir del dibujo, haciendo que el adhesivo y el activo El problema de la deslaminación de las partículas de material En general, la carga rápida de más de 1C será positiva y el adhesivo del electrodo negativo se dañará, afectando así la vida útil de la batería de iones de litio.
El trabajo de JM Foster nos permite comprender claramente la distribución de la tensión del adhesivo alrededor de las partículas de material activo desde el nivel microscópico y los factores que afectan la distribución de la deformación de la forma de partícula del material activo adhesivo y la tasa de carga / descarga, La discusión profunda conducida, para el diseño del material del electrodo y el diseño de la formulación de la batería de iones de litio tiene una cierta importancia de guía.
