탄소코팅 알루미늄 호일의 저항성능 평가 원문보기 KCI 원문보기 인용

집전체는 리튬이온전지 내부에서 전자를 전도하고 활물질을 운반하는 운반체로 전지의 최종 성능에 중요한 역할을 한다. 알루미늄 호일은 가장 많이 사용되는 양극 집전체입니다. 전극의 속도, 주기 및 수명을 향상시키기 위해 알루미늄 호일 표면에 일부 전도성 코팅을 코팅하여 집전체와 활성 입자 사이의 계면 접촉 저항을 효과적으로 개선하고 사이의 접촉 저항을 향상시킬 수 있습니다. 활성 물질 및 집전체. 결합 강도가 우수하여 전극 사이클링 중에 활성 입자가 벗겨지는 것을 줄입니다. 탄소 코팅 알루미늄 호일의 코팅은 일반적으로 전도성 카본 블랙, 그래핀, 탄소 나노튜브 등을 포함한다. 탄소 코팅 층의 공식은,

본 논문에서는 탄소코팅 알루미늄 호일의 조성 및 코팅 두께에 따른 저항 차이를 비교하고 바닥이 코팅된 폴 피스의 균일성을 분석하기 위해 폴 피스 저항 테스트 방법을 사용하였다.

그림 2. 탄소 코팅 집전체가 배터리 셀 성능에 미치는 영향에 대한 개략도

1. 실험장비 및 시험방법

1.1 실험 장비: 전극 저항 측정기, 모델 BER1300 (IEST ), 전극 직경 14mm, 5~60MPa의 압력을 가할 수 있다. 장치는 그림 2(a) 및 1(b)에 나와 있습니다.

그림 2. (a) BER1300의 외관; (b) BER1300의 구조

1.2 테스트할 샘플: 프라이머 재료의 세 가지 제형, 두께가 다른 두 가지 유형의 탄소 코팅 알루미늄 호일, 빈 알루미늄 호일, 탄소 코팅 알루미늄 호일 및 활물질로 코팅된 폴 피스.

1.3 시험 방법: 시험할 폴 피스 샘플을 약 5cm×10cm의 직사각형 크기로 자르고 샘플 스테이지에 놓고 MRMS 소프트웨어에서 시험 압력, 압력 유지 시간 및 기타 매개 변수를 설정하고 시험을 시작하고 소프트웨어는 폴 피스 두께, 저항, 비저항, 전도도 및 기타 데이터를 자동으로 읽습니다.

2. 데이터 분석

다른 제형의 탄소 코팅 알루미늄 호일을 테스트했습니다. 빈 알루미늄 호일의 두께는 10μm이고, 두 개의 탄소 코팅층의 두께는 각각 7μm와 4μm이다. 탄소코팅알루미늄박의 저항식은 수십mΩ에서 수십Ω에 이르기까지 매우 다양하며, 단극편의 위치에 따른 저항의 균일성에서부터 탄소코팅알루미늄박의 균일성은 서로 다른 프로세스는 4μm -R(Ω)-1 및 7μm-R(Ω)-1과 같이 매우 다릅니다. 불량 코팅이 너무 얇아 누수가 발생할 수 있다는 사실과 관련이 있습니다. 코팅 또는 탄소 재료의 고르지 않은 분포와 관련이 있습니다.

그림 3(c)의 데이터를 분석하면 빈 알루미늄 호일의 전도도가 가장 좋습니다. 탄소 코팅층과 활물질을 첨가하면 2탐침 원리로 측정한 폴 피스의 저항률이 점차 증가하는데, 이는 코팅을 추가하면 입자 사이에 접촉 저항이 도입되어 전도성이 약해질 것임을 보여줍니다. 전자의. 일반적으로 알루미늄 호일 표면에 탄소 코팅층을 추가하면 전극의 전도도가 높아질 것으로 생각되지만, 이는 주로 탄소 코팅층이 알루미늄 호일의 표면 거칠기를 증가시키고 활물질 입자 간의 접촉을 유도하기 때문이다. 전류 수집기가 더 좋습니다. 두껍거나 불량한 코팅 균일성은 활물질 코팅 전극의 전도성 균일성에 영향을 미칩니다.

그림 3. (a) 탄소 코팅층 두께가 4μm인 포일 저항; (b) 탄소 코팅층 두께가 4㎛인 내박성; (c) 세 가지 다른 상태에서의 전극 저항률.

그림 4. 카본 블랙 코팅 알루미늄 호일의 표면 모폴로지 개략도

요약하면 활물질과 금속 집전체 사이에 효과적인 중간층을 추가하면 계면 접촉 저항을 개선하는 것 외에도 다음과 같은 잠재적인 시너지 효과가 있습니다. 상기 확산장벽은 리튬 이온 층간 삽입 반응시 전해질 분해 및/또는 부반응으로 인해 발생하는 산소의 확산을 방지하고, 금속 집전체 표면의 산화막 형성을 효과적으로 방지하여 열화를 방지하고; (2) 합리적인 제형의 전도성 층은 전도성이 우수하고 넓은 접촉 면적을 형성할 수 있으며 전류 수집기와 활성 코팅 계면 저항이 낮아 빠른 전하 이동 프로세스에 도움이 됩니다. (3) 전도성 층의 유연성과 기계적 완충력은 물리적 계면의 접착력을 향상시킬 수 있습니다. 장기간의 순환 반응 동안 계면에서 발생하는 응력으로 인해 접촉 면적이 점진적으로 손실되는 문제를 최소화하기 위해 노력했습니다. 고유한 전도성 코팅을 설계하고 개발함으로써 실험을 통해 전도성 계면층이 특정 가역 용량, 용량 유지, 속도 성능 등과 같은 전기화학적 성능을 크게 향상시킬 수 있음이 입증되었습니다.

3.요약

탄소 코팅 알루미늄 호일은 다양한 배터리 제조업체에서 점차 사용되고 있는 양극 집전체입니다. 탄소 코팅 알루미늄 호일의 다양한 제형 및 공정에 대한 평가는 전류 집전체 개발에 중요한 역할을 합니다. 탄소 코팅 알루미늄 호일의 저항 매개변수를 테스트함으로써 공식 및 프로세스의 차이를 평가하는 데 도움이 될 수 있으며 동시에 리튬 배터리 개발자가 프라이머 프로세스의 안정성을 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다.

참조

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2.첸 펭 , 렌 닝 , 지 쉬에민 등 흑연/LiFePO4 배터리[J]에서 탄소 코팅 알루미늄 호일의 응용에 관한 연구. 새로운 에너지 진전 , 2017, 5(2): 157-162.

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