산업 생산에서, 리튬 배터리 폴 피스는 일반적으로 롤러 기계의 연속 롤링에 의해 압축되며, 그 과정은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 폴 피스 압연 공정의 개략도
다짐 자극 단편 후 초기 값 (ε)의 코팅 다공도, C, 0, ε 및된다; C 문서 언급 "리튬 기반 폴 피스 롤 프레스 해상도"전 : 리튬 이온 전지 폴 피스. 압축 공정은 또한 분말 야금 분야의 색인 공식 (1)을 따르며 코팅 밀도 또는 다공성과 압축 하중 사이의 관계를 나타냅니다.
(1)
ρc, 0은 코팅 밀도의 초기 값, ρc는 압축 후 코팅의 밀도, qL은 극 부분에 작용하는 선하 중이며 식 (2)에 의해 계산 될 수있다.
qL = FN / WC (2)
FN은 자극 편에 작용하는 압연 힘은 WC는 Ρc는 최대 및 γC는 실험 데이터를 피팅함으로써 얻을 수있다. 코팅의 폴 피스의 폭은 각각 코팅 공정 및 코팅의 조건으로 최대 충전 밀도를 달성 할 수있다 실제 임피던스 합판.
압축 밀도를 다공성으로 변환하면 지수 공식 (1)은 공식 (3)으로 변형됩니다.
(3)
'1'은 상기 다짐 공정 모델에있어서, 다른 활성 물질의 효과는, 폴 피스의 다짐 표면 기공의 밀도가 다른 효과. 표 1에 나타낸 바와 같이, 원료 및 다른 매개 변수의 입자 크기 분포 및 형태는 제조에 참고 표에 나타낸 바와 같이, 폴 피스와 조성 및 다른 변수의 표면 밀도를 2 호는 활성 NCA1, NCM811, NCM622, NCM111 다섯 No.2-5이다 NCA1 NCA2 및 두 개의 다른 입자 크기의 혼합물 다른 재료, 동일한 슬러리 조성 및 면적 밀도, 단면 코팅 223g / m2. No.6-12는 다른 면밀도를 코팅하는 원 냄비 슬러리이며, No.13-15는 문헌에서 또 다른 보고서입니다.
초기 다공성 및 최소 다공성 예측
47.64 %의 이론적 실용적인 리튬 이온 전지 폴 피스의 비압축성 구형 경질 입자 단순 입방 스택 위에 다공성 No.1-5 및 7-12 실질적 초기 공극률 (42 ~ 48) % 이론치이다 약간 편견이있는 것은 주로 한편으로는 입자가 이상적인 구형이 아니기 때문에 코팅에 바인더와 전도성 물질이 존재하기 때문입니다 .6 번과 13-15 번의 초기 다공성은 비교적 높습니다. 표면 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 초기 공극률이 높고 No. 6-12 폴 피스에서 폴 피스의 표면 밀도가 증가할수록 초기 공극률은 점차 감소하지만 감소는 작아지고 두꺼운 코팅은 건조합니다. 이 과정에서 상부층은 중층부에 중력을 가하여 도공 밀도를 높이고 No.13-15 극점은 바인더 및 도전 제 함량이 높고 코팅 다공성이 높아 초기 기공도가 높습니다. 또한, 활성 물질의 형태는 초기 다공성에도 영향을 미친다.
그림 2 초기 공극률 및 예측 된 최소 공극률
그림 2에서 가장 낮은 다공성도 예측됩니다.
(1) 25 ㎛ 및 εC, min_a의 최소 롤 갭을 갖는 실험에서 얻어진 최소 다공도,
(2) 식 (3)에 따라 예측 된 최소 공극률 εC, min_e를 피팅하고,
(3) εC, min_p = ρ & εC, p = 0.4 예측 된 최소 공극률.
단순 적층 큐브 압축 과정을 가정하면, 47.64 %의 기공율, 25.95 %의 입방 밀집 적층 체의 다공성이고, 단순히 큐브 스택에서 모드 적재 입자 후 p = 0.54 적층 HCP. 고려 실제 상황과 이론 사이의 편차에 대해 P = 0.4를 취하는 것이 합리적입니다.
압축 프로세스 모델에 대해 p = 0.4로 예측 된 최소 다공성을 가정하고, 식 (3)은 식 (4)가된다 : εC, min_p = ρ & εC를 적용한다.
(4)
압축 임피던스 γ에 대한 활성 물질 유형의 영향
도 3은 No.1-5 다른 활성 물질을 폴 피스의 기공율 압축 후방 인 - 데이터 포인트는 실험값이다 선 부하 사이의 관계는, 광고가 명확한 설명을 위해 식 (4)가 장착 곡선에 따르면된다. 효과와 랜덤 오류 변수는 임의이고, 각각의 발생 개수, 상기 위치 잔차의 회귀 직선에 대응하는 점으로 통계적 차분 데이터 함께 사각형의 정사각형 잔여 합계라는 각 후의 잔류이고 동일한 압축 하중과 유사한 대안 폴 피스 기공 중에 오류. NCM111 NCA 효과 하부 NCM111 일부 기공률. NCA와 상이한 입자 크기 분포, 작은 입자의 혼합 입자를 두 종류 큰 입자 사이의 충진, 낮은 압축 밀도.
NCM111, NCM622 비교 NCM811 세 물질은, 부하가 증가함에 NCM811 자극 단편은, 기공률이 빠르게 인해 큰 입경 시작 감소 초기 공극률도 크다.
그림 3 서로 다른 활성 물질의 다공도와 선하 중의 관계 : 실험값과 식 (4)의 fit line, χ2는 잔차 제곱의 합을 나타낸다.
수학 식을 통해 데이터를 압축이 다섯 재료 (4)의 임피던스 압축 피팅에 의해 얻어진도 4 압축 임피던스 압축 과정 중 큰 값에 대해 내성을 나타내는 코팅 γC에 나타낸 γ 더 어려워 다짐 자극 단편 폴 피스가 압축 될 경우, 소정의 다공성이고, yC 명명 선 부하의 필요가있다.도 4, NCA 본 입자를 두 종류의 혼합 그 이상 큰, 큰 입자와 작은 입자는 쉽게 자극 단편 충전 괴성 NCM811은 더 크고 압축하기 쉽습니다.
그림 4 여러 재료의 압축 임피던스
압축 임피던스 γ에 대한 면적 밀도의 영향
No.6-12 폴 피스, 코팅 표면 밀도가 80g / m2에서 285g / m2로 점진적으로 증가함에 따라 해당 코팅 다공성 및 로딩 압축 라인 부하 관계가 그림 5에 나와 있으며 데이터 포인트는 실험적 테스트 값입니다. 곡선의 식에 따라된다 (4) 곡선 피팅에 의해 얻어진. No.6-8 들면 저밀도 코팅 사이드 폴부 초기 공극률 부하가 증가함에 따라, 압축 과정, 비교적 높은 임피던스 하강 기울기 다짐 큰 것은 No.9-12 표면 밀도가 증가하는 반면 코팅의 초기 다공성은 감소하고 하중이 증가 할 때 압축 임피던스의 기울기가 감소합니다.
그림 5 다른 압축 밀도 극점의 다공성 - 선 부하 관계 : 실험 데이터 점 및 피팅 곡선
커브 피팅 임피던스 다짐 다양한 자극 조각 될 수 압밀 표면 및 MC 밀도 γ 도포 임피던스는도 6 다짐 임피던스 γ 및 면적 밀도 선형에 도시 된 분석의 관계를 플롯 실험 관계 :. γ = μ * MC, No.6-12 시리즈 여기서, μ = 1.31kN · m / g 다른 활성 물질의 도포, 압력 어려워 압축 면적 밀도를 증가. 실제 공정 모델의 표면 밀도 영향 인자 μ는 표 3에 열거되어있다.
그림 6 : 압축 임피던스와 면적 밀도 간의 선형 관계
표 3 다른 활성 물질의 압축 임피던스의 표면 밀도 영향 계수 μ
폴 피스 압축 프로세스 모델
위의 분석에 따르면, 활성 물질의 종류, 형태 및 입자 크기 분포 및 코팅의 표면 밀도를 고려하여 리튬 이온 배터리 폴 피스 성형 프로세스 모델은 다음과 같습니다.
(5)
상기 식에서, P = (ε), C, 최소 / 및 엡실론, C, 최소 초기 공극률 및 엡실론; C, 0의 비율은 입자의 종류 및 형태와 관련된 구형 입자 C, 0은 폴 피스 최소 다공도 (ε)을 나타내고 , 일반적으로 p = 0.4. γ = μ * MC는 폴 피스의 압축 정도를 특징 짓고 코팅의 면적 밀도 MC와 관련이있는 폴 피스의 압축 임피던스를 나타냅니다. 다양한 활성 재료의 압축 임피던스의 표면 밀도 영향 계수 μ의 값은 표 3에 나와 있습니다.
"리튬 배터리 폴 롤러의 원리와 프로세스"기사에서 일반적으로 사용되는 세 가지 리튬 이온 배터리 폴 롤러와 그 프로세스 특성이 소개됩니다. 수동 나선형 압력 극 조각 밀, 기체 액체 부스터 펌프 압축 밀 자극 편은 자극 조각 가압 액체 부스터 펌프 폴 피스 전극 시트 롤 압축 유압 실린더의 파라미터 설정 장치는 완전 F는 폴 피스에 작용하는 힘을주지되어 상기 유압 서보 밀. 가압 폴 피스 롤링 중, 유압 실린더 압력 F는 상부 롤과 하부 롤 사이의 웨지 아이언에 작용하는 힘과 폴 피스에 작용하는 유효 롤링 힘으로 분해됩니다. 압축 프로세스 모델을 적용 할 때 특별한주의가 필요합니다.
이 백서는 몇 가지 일반적인 리튬 이온 배터리 캐소드 재료의 압축 공정 실험을 요약하고 요약하며 프로세스 모델 매개 변수, 예측 및 프로세스 매개 변수의 최적화를 제안하지만 실제 프로세스는 종종 더 복잡합니다. .
