Ces dernières années, avec le développement rapide de nouveaux véhicules de l'énergie, la capacité de production de batterie progressivement au-delà des batteries lithium-ion traditionnelles de produits 3C dans une plus grande demande en même temps, de nouvelles applications proposent également de nouvelles orientations pour les performances des batteries au lithium-ion Les exigences, telles que les véhicules à énergie nouvelle, en particulier les véhicules hybrides rechargeables, imposent des exigences plus élevées sur la capacité de décharge des batteries de puissance.
Les facteurs influençant la polarisation principale du lithium ion de capacité de débit, la polarisation va provoquer l'état de fonctionnement dévie de la batterie au lithium-ion à l'état stationnaire, la performance dans la pratique est que, avec augmentation de la tension de polarisation de la batterie descend en plate-forme (décharge), la décharge généralement une réduction de la capacité, nous croyons que les facteurs de polarisation de la cellule au lithium-ion sont: 1) la polarisation ohmique, à savoir entre les particules de matériau actif à l'intérieur de la batterie, la résistance de contact entre le matériau actif et le collecteur d'électrons, avec le courant ces facteurs augmentent provoqués par la chute de tension plus élevée diminuent de façon significative; 2) la polarisation de concentration, une des électrodes batterie au lithium-ion positif et négatif ont une structure poreuse, la structure poreuse de l'électrode interne complexe entraînerait un gradient de diffusion lente Li +, concentration, aussi dans le taux de diffusion Li + est lente phase solide peut facilement devenir élément limitant. aujourd'hui, nous présentons des moyens de réduire la résistance de contact entre le matériau actif et le collecteur de courant, afin d'améliorer la capacité de débit batterie lithium-ion.
Actuellement, le processus de production de la batterie à ions lithium essentiellement né en 1992, Sony a introduit le premier procédé commercial, lorsqu'il est utilisé dans une batterie au lithium-ion, la suspension de matière active positive a été transférée dans le collecteur de courant d'électrode négative constitué d'une feuille métallique par un dispositif d'enduction supérieure (électrode positive est généralement utilisé une feuille d'aluminium, la cathode de la feuille de Cu généralement utilisé), le produit laminé, après la coupe d'une batterie lithium-ion ou une autre forme par enroulement de stratification et d'autres processus. électrons doivent particules à l'intérieur de la réaction électrochimique de l'électrode positive un matériau actif après le transfert de bus entre les particules du collecteur de courant, et on poursuit ensuite à l'anode par l'intermédiaire d'un circuit externe, pour effectuer une réaction électrochimique complet. Ainsi électrons entre le matériau actif et le collecteur de courant de la réaction électrochimique devient passant une partie importante de récemment University Hiroki Nara Waseda (le premier auteur, l'auteur correspondant) et Tetsuya Osaka (auteur), qui a analysé la densité de tassement et la surface de contact du revêtement conducteur Al feuille entre le collecteur de courant et le matériau actif à l'aide d'EIS effet résistance entre, des études ont montré que la performance du taux de compactage approprié considérablement amélioré la densité de LCO de l'électrode et la feuille d'aluminium sera foulée.
Hiroki expérience Nara utilisant LCO en tant que matériau d'électrode positive, du graphite comme matériau d'électrode négative, respectivement, en ajustant la pression et le bâton de couture LCO à une épaisseur réduite à 0%, 10%, 20% et 30% (électrodes d'exposition calculées ayant une porosité de 49%, 42%, 37% et 27%), et une électrode formée après le découpage batterie souple d'emballage, pour le test électrochimique.
la conception de la pile de sachets Hiroki Nara ci-dessous montre un circuit équivalent (figure b, dans laquelle a est un schéma de la TLM, représente un circuit parallèle dans la direction de l'épaisseur de l'électrode), dans lequel la réactance inductive ZL, RS de l'impédance de diffusion d'ions de la solution électrolytique, Ril est la résistance de contact entre le matériau actif et le collecteur de courant, et en parallèle avec le condensateur Cdl et de la charge change impédance Rct en parallèle avec le condensateur Cct, Li + diffusion au sein de l'impédance de l'électrode Ri, impédance de diffusion Cdiff, en utilisant le logiciel MATLAB montage, montage HirokiNara résultats obtenus erreur est inférieure à 1%, le mécanisme de réaction peut être une véritable réaction interne de la batterie au lithium-ion.
Une électrode positive de la performance de décharge à taux LCO figure de différente densité de remplissage, peut être considérée comme ayant un plus fort grossissement pour améliorer la densité de tassement des électrodes présente des performances de taux extrêmement excellent, sans rouler le LCO de grossissement d'électrode mauvais rendement, à un taux 2C presque pas de capacité du panneau inférieur b est un matériau d'électrode positive spectre EIS de densité différente de l'emballage, peut être vu de la figure stratifié non (0% de réduction de l'épaisseur) de l'impédance maximale de l'électrode , le diamètre de la zone semi-circulaire et la zone de fréquence intermédiaire de 4,5 ohms et 1,0 ohms et après le laminage des gouttes d'impédance d'électrode par 10% de l'épaisseur de l'électrode est une diminution significative de deux demi-cercles de 1,5 ohms et 0,2 ohms, en outre augmenter la densité de tassement, l'épaisseur de l'électrode est diminuée de 20%, il est possible de réduire encore la résistance de l'électrode (voir ci-dessous), Hiroki Nara que la cause principale d'un diamètre de demi-cercle à haute fréquence est diminué de manière significative avec une augmentation progressive de la densité du compactée , les particules de LCO et le collecteur de courant, le contact entre les particules et entre les LCO et l'agent conducteur sont sensiblement améliorées, ce qui réduit la résistance de contact. en continuant à augmenter la densité de tassement, de telle sorte que l'épaisseur de l'électrode LCO 30 diminué %, La région à haute fréquence du demi-cercle, nous voyons presque disparu, ce qui indique que la résistance de contact à l'intérieur de l'électrode atteint un minimum à 30% de la densité de compactage, mais cela ne signifie pas que la densité de compactage plus le meilleur, nous analysons attentivement les résultats de l'EIE LCO peut être vu que l'intersection de la densité de tassement de l'électrode positive de l'axe X de 30% est significativement décalée vers la droite, ce qui indique que l'augmentation de la densité de tassement, Li + diffusion de l'impédance d'électrode Rion il y a une nette augmentation de la capacité de débit est pas propice ascenseur à partir des résultats des tests, la réduction de l'épaisseur de LCO 20% est la capacité d'équilibrer l'électrode positive d'une densité de tassement entre la résistance de contact électronique et de l'impédance de diffusion d'ions, de continuer à améliorer la résistance de contact diminution de la densité de tassement est limité, il provoque la diffusion l'impédance augmente considérablement.
De vue en coupe transversale de l'électrode, une densité de tassement plus faible, existe entre la couche de matière active et le collecteur de courant d'un grand nombre de pores, ce qui conduit à Jiechubuliang entre LCO matière active et le collecteur de courant, qui peut être provoquée par la densité basse pression principalement en raison d'un grand rayon des électrodes semi-circulaires apparaît dans une région de haute fréquence.
Pour vérifier encore les performances de densité différente compacté LCO de l'électrode positive, HirokiNara ont été produits après compactage et de réduction d'épaisseur sont respectivement de 0%, 10%, 15% et 20% de LCO électrode positive, une électrode négative en métal Li, la production de la batterie souple de l'emballage. on peut le voir à partir d'une courbe de charge-décharge de la figure, aucun produit laminé, la réduction de l'épaisseur de 0% LCO très grande polarisation pendant la charge, le moment de charge a atteint une tension de coupure de 4,3 V, et que la densité tassée épaisseur d'électrode accrue a diminué de 15% et 20% de la polarisation de l'électrode est sensiblement réduite. après avoir effectué le test de charge et de décharge, l'électrode négative en métal de la poche de la batterie Li ont été retirés, ne laissant que la LCO électrode positive (électrode négative afin d'éliminer l'influence du métal Li), EIS ensuite testé. avec l'augmentation de la densité de tassement, la caractérisation de la résistance de contact diamètre semi-circulaire région de fréquence nettement plus faible à partir des résultats des tests, montrent que de réduire de façon significative la résistance de contact à l'intérieur de l'électrode, ce qui réduit efficacement les électrodes polarisées.
Pour réduire encore la résistance de contact entre le collecteur de courant Al-bandes et LCO, Hiroki Nara COATED feuille d'aluminium et en utilisant à la place de feuille d'aluminium ordinaire testé, la figure ci-dessous est une feuille d'aluminium ordinaire (bleu) et feuille revêtue Al (rouge) LCO les courbes de charge et de décharge de l'électrode (épaisseur de l'électrode après compactage a diminué de 15%), peut être vu de la figure, la tension de charge de la batterie en utilisant l'Internet a diminué foulé feuille d'aluminium, a augmenté de manière significative pendant la décharge, la polarisation interne de la batterie significative réduite de sorte que la capacité de décharge de la batterie a également été significativement améliorée aussi de l'EIE peut être vu, de la même densité de tassement, l'utilisation de l'impédance de contact électrode de feuille d'aluminium significativement plus faible REVÊTU région à haute fréquence, presque ne peut pas dire du dessin d'une région de fréquence semi-haute, ne laissant que la région intermédiaire d'une émission de demi-cercle d'impédance d'échange de charge piétiné réduire la résistance de contact de la feuille d'aluminium a un effet très significatif.
Hiroki Nara le circuit équivalent décrit dans l'article au début des résultats EIS électrode de LCO en utilisant une feuille d'aluminium foulé LCO électrode positive (panneau inférieur de a) et le grand feuille Al à différentes températures (panneau inférieur b) ont été installés, le raccord avec les résultats expérimentaux conviennent très bien avec une erreur inférieure à 1%. en conséquence, le montage de l'histogramme indiqué ci-dessous, on peut voir la résistance de contact Ril entre le matériau actif et le collecteur de courant en utilisant une feuille REVÊTU Al est significativement inférieure à celle du courant Al électrodes en feuilles, et la charge change résistance à la diffusion d'ions et de l'impédance sont pas très différents, ce qui indique que la feuille d'aluminium foulé principalement en réduisant la résistance de contact entre le matériau actif et le collecteur de courant, afin d'améliorer la capacité de débit batterie au lithium-ion.
Hiroki travail Nara montre LCO densité de remplissage appropriée (environ 20% de réduction d'épaisseur) pour améliorer la performance du taux de l'électrode est nécessaire, une densité de tassement approprié peut être améliorée, le contact entre les particules et un collecteur de courant entre les particules LCO LCO, ce qui réduit efficacement la résistance de contact, d'améliorer les performances de débit de l'électrode, en plus foulé sur la feuille d'aluminium peut considérablement réduire la résistance de contact entre le matériau actif LCO et le collecteur de courant, réduit la polarisation de la cellule, pour améliorer la capacité de débit cellulaire de LCO ayant des effets significatifs .
