리튬 전극 시트의 접촉 저항 분해 방법
폴 피스(폴 조각)는 배터리 프런트 엔드 프로세스의 중요한 출력입니다. 폴 피스의 전자 저항(전도도)은 전체 배터리의 전력, 신뢰성 및 안전성에 영향을 미칩니다. 동시에 교반, 코팅 및 압연 공정과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 극편 저항의 변화 측정은 극편 생산 공정 중 전자 전도성 네트워크의 성능을 더 잘 평가할 수 있고, 전극 미세 구조의 균일성을 평가하고 극편 제조 공정의 안정성을 모니터링하고 공식을 개선하는 데 도움이 됩니다. 극 조각의 혼합, 코팅 및 압연 공정의 제어 매개변수. 현재, 폴 피스의 전자 저항은 주로 폴 피스의 전체 침투 내부 저항을 특성화하는 2-프로브 방법으로 특징지어집니다. 측정된 전체 저항에는 코팅 저항, 코팅 및 전류 수집기 인터페이스 저항, 전류 수집기 자체 저항이 포함됩니다.¹⁻⁴, 예를 들어 단면 폴 피스의 전자 저항을 특성화하는 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 여기서 R오전전극 코팅 내부의 고체 입자 사이의 전자 전도도를 나타내고, R2는 코팅과 전류 집전체 사이의 접촉 저항을 나타내며, 접착력을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 접합제와 코팅과 전류 집전체 사이의 접착 성능, R1과 R4는 2탐침법에 의해 도입된 기생 저항이며, 이 두 부분이 차감될 것으로 예상된다.
폴 피스 전자 테스트 과정에서 전극 코팅의 품질을 보다 세밀하게 제어하기 위해 테스트한 저항 값을 더 분해할 수 있기를 바라는 경우가 많으며, R오전, R2, R1 및 R4를 별도로 계산한 다음 전극 코팅의 전도도를 향상시키기 위한 공식을 최적화하고 코팅과 집전체 사이의 계면 저항을 줄이는 등 극편을 보다 정밀하게 품질을 제어할 수 있습니다. 이 논문의 목적은 폴 피스의 전체 저항을 테스트하기 위한 분해 방법을 제공하는 것입니다. 접촉 저항을 분해할 때 먼저 활물질의 전극층이 순상 도체 구조이고 전자 전도가 옴의 법칙을 만족한다고 가정합니다. 둘째, 테스트 과정에서 도입된 기생 저항과 코팅과 전류 수집기 사이의 계면 저항이 접촉 저항으로 통합된 다음 테스트된 모든 전극 시트 저항은 두 부분을 포함합니다. 전극 코팅 자체의 저항과 접촉 저항. 위의 가정을 바탕으로 서로 다른 상태의 접촉 저항에 대한 예비 분석을 수행하기 위해 두께가 다른 전극 저항을 테스트하여 접촉 저항을 분해합니다.
그림 1. 폴 피스의 저항 측정을 위한 2 프로브 방법의 개략도
1. 실험장비 및 시험방법
1.1 실험장비
시험 장비 모델은 BER2500(IEST), 전극 직경은 14mm, 적용 가능한 압력 범위는 5~60MPa이다.
장비는 그림 2(a) 및 (b)에 나와 있습니다.
그림 2. (a) BER2500의 외관; (b) BER2500의 구조
1.2 샘플 준비 및 테스트
풀림, 저압 압연 및 고압 압연의 세 가지 상태의 삼원 폴 피스가 준비되었습니다. BER2500 극면 저항 측정기는 고정 압력(25MPa) 조건에서 저항 테스트에 사용됩니다. 폴 피스의 서로 다른 두께 조정은 코팅 블레이드의 간격을 제어하여 실현되며 간격 크기는 125μm, 150μm, 200μm, 250μm 및 300μm입니다. 그 후, 이들 폴 피스를 각각 무압연, 소압연 및 고압 압연하고, 각각의 코팅 갭 아래에 3종의 폴 피스를 얻었다.
그림 3. 3개의 폴 피스 상태
2. 데이터 분석
배터리 폴 피스 테스트에서 얻은 저항에는 코팅 자체의 저항과 접촉 저항이 포함됩니다. 전극공식과 제조공정이 같기 때문에 동일한 다짐조건에서 코팅의 비저항 ρ가 같고, 전극시험시편의 면적 S도 같다고 가정하면(직경 14mm의 원 ), 전극 코팅의 두께 L 저항기 RAM과의 관계: R오전 = ρL/S. 전극 두께가 두꺼울수록 전극 코팅 저항이 커지는 것을 공식에서 알 수 있습니다. 전극 코팅의 저항률은 전극 공식(이 문서의 모든 샘플에 대해 동일) 및 압축 밀도(다른 압력에서 다른 압축 밀도)와 관련이 있습니다. 접촉 저항 Relse는 코팅 면 상의 프로브의 접촉 저항 및 코팅과 집전체 사이의 계면의 접촉 저항을 포함한다. 집전체 자체의 저항 R3과 집전체 측 프로브의 저항 R4는 매우 작다. 코팅에 비해 무시할만한 빈 알루미늄 호일로 직접 테스트했을 때 0.5mΩ입니다. 그 중, 코팅 면에서 평면 프로브의 접촉 저항은 일반적으로 코팅 표면 거칠기의 상태와 관련이 있습니다. 코팅 표면이 매끄러울수록 프로브 접촉 저항이 낮아집니다. 전류 집전체와 코팅의 접촉 저항은 전극의 압축과 관련이 있습니다. 압축이 클수록 코팅과 집전체 사이의 접촉 면적이 커지고 접촉이 가까워지고 저항이 작아집니다. 테스트된 전극의 총 저항은 다음과 같습니다. 접촉이 가까울수록 저항이 작아집니다. 테스트된 전극의 총 저항은 다음과 같습니다. 접촉이 가까울수록 저항이 작아집니다. 테스트된 전극의 총 저항은 다음과 같습니다.
아르 자형오전 =ρL/S + 상대
3가지 다짐 상태에서 두께가 다른 폴 피스에 대해 저항 테스트를 수행하였으며, 전극 테스트의 총 저항과 전극 두께 간의 관계 곡선은 그림 4와 같습니다. 5개 지점의 피팅 결과에서, 총 저항과 두께는 기본적으로 선형 관계를 만족하며 압연 압력이 클수록 선형성이 높아집니다. 선형 피팅의 기울기와 절편 결과는 표 1에 나열되어 있습니다. 직선의 기울기는 면적 ρ/S에 대한 코팅의 저항률의 비율이라는 공식에서 알 수 있으며, 면적은 계산할 수 있습니다. ρ가 알려져 있고 절편이 접촉 저항 Relse인 경우. 그림 4와 표 1에서 알 수 있듯이 비롤드 폴 피스의 경우 코팅 저항률이 상대적으로 작고, 그러나 롤링 압력이 증가함에 따라 코팅 저항률이 점점 더 커집니다. 양극 시트에서 활성 입자의 전도도는 도전제보다 훨씬 낮으며 전자는 주로 도전제를 통해 수송됩니다. 롤링되지 않은 폴 피스의 상대적으로 높은 전도성 에이전트 함량은 완전한 3 차원 전도성 투과 네트워크를 형성하고 저항률이 상대적으로 작습니다. 롤링 후 활성 입자는 지속적으로 압축되어 서로 접촉하지만 이 전도성 네트워크가 끊어지고 전극 저항률이 계속 증가합니다. 전극 코팅 저항은 전극 조성, 특히 도전제의 함량 및 코팅 압축 밀도와 관련이 있습니다. 롤링되지 않은 폴 피스가 전도성 투과성 네트워크를 형성하지 않을 수 있는 경우 적절한 롤링은 전도성 에이전트 간의 연결성을 증가시킬 수 있습니다. 저항을 낮추십시오. 따라서 전극코팅은 전극의 조성과 미세조직의 특성에 따라 다짐을 최적화할 필요가 있다. 데이터에서 극편이 롤링되지 않은 경우 총 저항에 대한 두 접촉 저항의 비율이 상대적으로 커서 52.8%에 도달하는데, 이는 주로 비-롤링에서 코팅과 집전체 사이의 접착력이 약하기 때문입니다. 롤 폴 조각. 강하고 인터페이스 접촉 저항이 상대적으로 큽니다. 롤링 압력이 증가함에 따라 코팅과 집전체 사이의 접착력이 점차 증가하고 접촉 면적이 증가하고 저항이 감소합니다. 게다가, 압연 후 코팅 표면이 더 매끄럽고 코팅면에서 프로브의 접촉 저항도 더 작습니다. 두 종류의 접촉 저항의 비율은 6.7%에 불과하며, 이는 고압 압연(다짐 밀도 약 3.5g/센티미터³)을 갖는 전극 시트의 경우 활물질층의 전자 전도도를 두 개의 탐침으로 평가함을 보여줍니다. 방법. 영향을 적게 받습니다.
그림 4. 세 가지 상태에서 전극의 저항 테스트 곡선
표 1. 접촉 저항 통계
3. 요약
본 논문에서는 두께가 다른 양극 시트의 저항을 옴의 법칙과 결합하여 전극 시트의 접촉 저항을 분해하여 전극 시트의 압축이 높을 때 전극 사이의 접촉 저항이 활물질층과 집전체 및 시험 단자와 전극 사이의 접촉 저항 시트 표면의 접촉 저항이 상대적으로 작기 때문에 활물질층의 전자 전도도를 보다 객관적으로 평가할 수 있다.