압력 분배 시스템은 전기 셀의 초기 평탄도를 신속하게 특성화합니다.
기존 공정에서 파우치셀의 평탄도를 측정하는 방법은 육안관찰법, 마이크로미터 두께측정법 또는 레이저 스캐닝법이 주를 이루고 있다. 육안관찰법은 가시광선을 이용하여 세포의 표면상태를 관찰하는 것으로 대략적으로 정량적인 관찰법은 아니지만 가시광선 관찰법은 빠르지만 세포의 평탄도의 차이를 정량적으로 줄 수는 없다. 레이저 스캐닝 방식은 광학장비를 이용하여 세포의 전체 윤곽을 3D 모델로 스캔한 후 전체 두께 값과 단면의 두께 값의 차이를 계산하여 정량적으로 측정할 수 있으나 장비가 고가임 , 제한된 적용【1】
일부 연구원은 또한 시뮬레이션을 통해 모듈 셀의 표면력 분포 매핑을 시뮬레이션했으며, 이는 한편으로는 셀의 초기 평탄도와 관련이 있는 불균일한 압력 분포의 명백한 현상을 볼 수 있습니다. 후속 충방전 과정에서 불균일한 전류 밀도 분포로 인한 응력 분포 차이 관련【2]. 이 논문은 셀 압력 분포 시스템(BPD1000)을 사용하여 셀의 다양한 위치의 압력 분포를 모니터링하여 다양한 셀 크기의 평탄도를 신속하게 정량화하고 평가합니다.
그림 1. 시뮬레이션된 모듈 셀의 응력 분포 시뮬레이션【2】
1. 시험 장비: ~ 안에-현장 팽창 시험 시스템 SWE2110, 셀 압력 분포 시스템, 모델 BPD1000(IEST), 최대 압력 강도 약 8.8MP a.
그림 2. 셀 압력 분포 테스트의 개략도
2. 테스트 파라미터
2.1 셀 정보는 표 1에 나와 있습니다.
표 1. 셀 정보
2.2 테스트 과정: 셀을 ~에-현장 팽윤 분석기(SWE2110)의 테스트 챔버에 넣고 셀 표면에 압력 분포 필름을 놓고 일정 간격 모드를 설정하고 일정 간격 압력을 300kg으로 조정(즉, 300kg 적용) 셀에 대한 외력), 압력 분포 시스템(BPD1000)을 활성화하여 셀의 표면 압력 분포 데이터를 수집하고 표시합니다.
2. 결과의 해석
압력 분포 시스템(BPD1000)을 사용하여 각각의 작은 영역으로 나누어진 9.5*9.5mm에 따라 다음 3개 셀의 압력 분포를 각각 테스트하고 컬러 스케일은 그림 3과 같이 셀 힘을 표시합니다. 3개 셀의 응력 분포는 불일치, 각 영역 힘을 합산하면 총 힘이 300kg 미만임을 알 수 있습니다. 이는 주로 박막 센서 배열 사이의 간격 때문이며 간격 압력은 계산되지 않습니다.
그림 3. 충전 및 방전 시 셀의 전압 및 압력 변화 곡선
평평한 이유의 다른 위치의 표면에 대한 추가 분석은 그림 4,3에 표시된 것처럼 # 알루미늄 호일 크레이터 크기가 더 큰 마진을 가지고 있기 때문에 셀의 머리 꼬리는 압력 압력을 나타내지 않습니다. 피니싱 테이프의 위치는 더 큰 압력을 나타냅니다. 이는 고르지 못한 상태로 이어지는 중요한 요인 중 하나일 수 있습니다.
수치 4. 3 # 셀 압력 분포와 물리적 셀 비교
2 # 셀의 압력 분포 분석은 그림 5에 나와 있습니다. 양극 및 음극 탭의 위치가 분명하고 스티커 용지가없는 가장자리의 위치는 기본적으로 자유 롭기 때문에 탭의 두께 사양이 분명합니다. 접착 종이 접착력은 2 # 셀의 레벨링에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나일 가능성이 높습니다.
수치 5. 2 # 셀 압력 분포와 물리적 셀 비교
1 # 셀의 경우 2 # 및 3 # 셀과 유사한 상관 관계를 나타내지 않았으며 이는 테이프 및 탭 요소 외에 다른 더 깊은 설계 요소가 있음을 나타냅니다. 관련 기술자는 그에 따라 심층 분석을 수행할 수 있습니다.
그림 6. 1 # 셀 압력 분포와 물리적 셀의 비교
일정한 간격 모드에서 셀 표면의 압력을 측정하기 위해 초기 압력을 300kg으로 설정합니다. 이 경우 셀의 고르지 않은 두께로 인해 테스트 압력이 고르지 않게 분포됩니다. 고르지 않은 두께 또는 압력 분포는 주로 다음을 포함합니다. (1) 고르지 않은 전극 두께는 셀의 평탄도를 유발합니다. 일반적으로 양극 및 음극 두께는 100-200μm입니다. 양극과 음극의 두께 편차가 5μm보다 크고 양극과 음극의 수가 41개이면 두께 편차는 0.2mm에 달할 수 있습니다. (2) 세퍼레이터의 두께 불균일, 알루미늄-플라스틱 필름으로 셀 불균일 발생; (3) 전극과 분리막이 충분히 가깝지 않습니다. 일반적으로 라미네이션 후 셀은 열평형 성형 처리가 될 것입니다. 열 압력 성형은 전극과 Separator가 더 밀접하게 겹치고 간격을 줄여 배터리 내부 저항을 줄일 수 있습니다. 동시에 셀 두께의 균일성도 향상됩니다. (4) 세포 주입 밀봉 과정에서 진공도가 낮기 때문에 밀봉 및 진공이 불완전합니다. 알루미늄 플라스틱 필름에 가스가 있으면 세포의 두께가 고르지 않을 수 있습니다. (5) 도전제와 결합제의 흡수 후 팽윤하여 셀 두께를 증가시킨다. 도전제와 바인더가 전극 내에 고르게 분포되지 않으면 셀 두께가 고르지 않을 수 있습니다. (6) 전해액은 예비 충전 및 노화 과정에서 분해되며 가스 생성으로 인해 셀 두께가 고르지 않을 수 있습니다.
셀의 두께가 균일하지 않으면 충전 및 방전 과정에서 전극이 다른 알루미늄-플라스틱 필름 쉘 압력을 받게 되어 충전 및 방전 상태의 균일성을 초래할 수 있으며 용량 및 안정성을 감소시킬 수 있습니다. 배터리. 따라서 설계 및 제조의 일관성을 향상시키기 위해 평탄도를 제어해야 합니다. 공정에 대한 특별한 주의 사항은 다음과 같습니다. (1) 두께 균일성을 개선하기 위해 전극 코팅 및 롤 압력 두께를 제어해야 합니다. (2) 두께 균일성을 향상시키기 위한 적절한 열 압착 공정; (3) 셀 평탄도를 보장하기 위한 알루미늄-플라스틱 필름 펀칭 및 조립 공정; (4) 내부 공기 제거 및 전해질 균일성을 보장하기 위한 우수한 액체 주입 유체 밀봉 공정.
요약하다
본 논문은 파우치 셀 압력 분배 시스템(BPD1000)을 이용하여 파우치 셀의 표면 평탄도를 기술한다. 결과 분석에서 셀 공정 설계와 셀 압력 분포(평평도) 사이에는 일정한 상관관계가 있습니다. 기술자는 배송된 셀의 배치 안정성을 모니터링하기 위해 압력 분배 시스템을 통해 적절한 분배 표준을 공식화할 수 있습니다.
참조 문서
1. 악 쉬 렌 정신 정 옌쥔 엄마 화 리우 펑 왕 치웨이.세포 평탄도를 정량적으로 결정하는 방법[P].중국: CN112665548B, 2022.5.
2. 용건 리, 추앙 웨이, 유마오 성, 페이펑 자오 및 카이 우. 리튬 이온 전원 배터리의 팽창력, 산업. 공학. 화학. 해상도, 2020, 59, 27, 12313–12318.