日韩av在线高清免费毛片日韩欧美一级成人|女人18以后毛片|国产18女人毛多水多毛片|乱系列人妻视频|中文字幕久久熟女人妻av|91麻豆人妻|校花被我玩弄|父女乱荡|高潮videossex潮喷另类|日本在线观看人妻,黑人侵犯日本人妻,色哟哟视频线在线播放欧美,亚洲欧美国产国产一区第二页

手機(jī)版

掃一掃,,手機(jī)訪問

關(guān)于我們 加入收藏

元能科技(廈門)有限公司

2 年金牌會(huì)員

已認(rèn)證

撥打電話
獲取底價(jià)
提交后,,商家將派代表為您專人服務(wù)
立即發(fā)送
點(diǎn)擊提交代表您同意 《用戶服務(wù)協(xié)議》
當(dāng)前位置:
元能科技 >技術(shù)文章 >

極片曲折度和電池電化學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性|曲折度&麥克馬林?jǐn)?shù)的表征與應(yīng)用

極片曲折度和電池電化學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性|曲折度&麥克馬林?jǐn)?shù)的表征與應(yīng)用
元能科技  2024-01-15  |  閱讀:1719

前言

在鋰離子電池中,,隨著電池正極或負(fù)極厚度的增加,活性材料的占比也顯著增加,,從而可有效提高單體電池的能量密度,因此開發(fā)厚電極對(duì)提升電池能量密度具有重要意義,。然而,,隨著電極厚度的增加,極片的液相鋰離子傳輸受阻,,導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加,,活性材料利用率降低,,循環(huán)性能和倍率性能顯著衰減[1]??蒲泄ぷ髡咄ǔMㄟ^組裝扣式電池或軟包電池來測(cè)試倍率性能和循環(huán)性能,,但電池的長(zhǎng)周期測(cè)試會(huì)導(dǎo)致研發(fā)效率較低,因此縮短材料的評(píng)估周期就變得尤為重要,。極片曲折度代表了多孔電極傳輸路徑的彎曲程度,,是除孔隙率外另一個(gè)與傳輸特性相關(guān)的重要參數(shù)[2],可表征鋰離子在涂層中遷移的難易程度,,從而體現(xiàn)出電池的倍率性能,。

本文通過分析極片曲折度和電池倍率性能的關(guān)聯(lián)性,可以在極片端初步判斷電池的倍率性能,,提高材料或極片的研發(fā)效率,。

1. 測(cè)試條件&方法

1.1 測(cè)試設(shè)備

對(duì)稱電池的組裝及測(cè)試:采用元能科技自研的多通道離子電導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)(MIC1400)如圖1所示,該設(shè)備包含四通道對(duì)稱電池組裝治具,,電化學(xué)阻抗測(cè)試系統(tǒng),,擬合軟件等,可提供高純氬氛圍,,實(shí)現(xiàn)多通道快速電化學(xué)阻抗譜測(cè)試,。頻率范圍1000~0.1HZ。

半電池組裝以及測(cè)試:采用鋼殼2032組裝極片對(duì)鋰片的半電池,,通過充放電設(shè)備測(cè)試其電化學(xué)性能,。

圖片1.jpg

圖1.多通道離子電導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)示意圖

1.2 測(cè)試樣品

制備不同厚度的負(fù)極極片:選取石墨作為活性材料制備漿料,通過控制涂布刮刀的間隙實(shí)現(xiàn)不同厚度極片的制備,,間隙尺寸分別為100μm,、200μm、400μm,。

1.3 測(cè)試流程

曲折度測(cè)試:將極片和隔膜按照極片-隔膜-極片的順序疊加后放入4個(gè)通道中——>關(guān)閉倉門,,對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行抽真空-充高純氬氣,除去內(nèi)腔中的水分——>對(duì)各通道進(jìn)行定量注液,,靜置10min后測(cè)試對(duì)電池的EIS——>最后通過軟件的擬合,、計(jì)算得到極片的曲折度。

電池測(cè)試:分別測(cè)試電池在不同倍率下(0.1C/0.2C/0.5C)的充放電性能,。

1.4 麥克馬林?jǐn)?shù)計(jì)算方法

圖片2.jpg

式中:τ 為曲折度,;Rion為離子電阻;A為極片面積,;ε為極片孔隙率,;σ為電解液電導(dǎo)率;d為極片的厚度,。由于極片孔隙率的測(cè)試方法較為復(fù)雜,,通常用曲折度和孔隙率的比值,,即麥克馬林?jǐn)?shù)(Nm = τ / ε)來表征極片的曲折度,如式(2)所示,。

圖片3.jpg

利用電化學(xué)工作站測(cè)試對(duì)稱電池的阻抗,,得到的EIS如圖2所示。此時(shí)電化學(xué)阻抗譜的Nyquist圖具有低頻區(qū)域線段和高頻區(qū)域線段相交的形狀特點(diǎn),,這是無電化學(xué)反應(yīng)的典型Nyquist圖,。將Nyquist圖中低頻線段延長(zhǎng),直至與X軸相交,,該交點(diǎn)與高頻線段和X軸的交點(diǎn)的差值的3倍即為該極片涂層的離子阻抗Rion,。將擬合得到的離子阻抗Rion代入公式(2)中計(jì)算可得到極片的麥克馬林?jǐn)?shù),進(jìn)而分析極片的曲折度,。

圖片4.jpg

圖2.對(duì)稱電池的電化學(xué)阻抗譜圖

2. 結(jié)果分析


圖片5.jpg

圖3.不同厚度負(fù)極片的阻抗譜圖: 100 μm (a); 200 μm (b); 400 μm (c)以及相對(duì)應(yīng)的麥克馬林?jǐn)?shù)(d)

對(duì)不同厚度的負(fù)極片組裝對(duì)稱電池進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測(cè)試,,結(jié)果如圖3(a)、3(b),、3(c)所示,。對(duì)阻抗圖譜進(jìn)行擬合得到各極片的離子電阻,再將離子電阻值代入公式 (2) ,,得到極片麥克馬林?jǐn)?shù),,如圖3(d)所示。100 μm,、200μm,、400μm對(duì)應(yīng)的麥克馬林?jǐn)?shù)分別為4.61、6.15 ,、6.61,,從數(shù)據(jù)的趨勢(shì)可以看出,麥克馬林?jǐn)?shù)隨著極片厚度的增加而增加,。

由于多孔電極內(nèi)孔隙之間復(fù)雜的連通,,如盲孔、半通孔,,細(xì)小的喉道尺寸等,,當(dāng)極片厚度增加時(shí),離子傳輸路徑往往會(huì)更加迂回曲折,,實(shí)際傳輸距離成倍增加,從而導(dǎo)致孔隙曲折度更高,。一般地,,對(duì)于多孔電極,采用電化學(xué)測(cè)試孔隙曲折度地方法包括:(1)Polarization-Interrupt Method極化中斷法(eRDM),,固定的直流電通過電池極化幾分鐘后“中斷”電流,,在極化過程中,,一個(gè)電極處產(chǎn)生Li +離子并在另一個(gè)電極處沉積消耗Li +離子,在電池中產(chǎn)生濃度梯度,。電流中斷后,,然后使該濃度梯度松弛或平衡。當(dāng)電池松弛時(shí),,電位逐漸接近零,。繪制電池電位與時(shí)間的半對(duì)數(shù)圖,并使用弛豫曲線的斜率來計(jì)算MacMullin數(shù)和曲折度值(圖4a),;(2)電化學(xué)阻抗法(eSCM),,測(cè)量非嵌入對(duì)稱電池中的電極阻抗,在Nyquist圖上擬合所得阻抗曲線,,從而確定電極的有效離子電阻(Rion ),,計(jì)算電極的MacMullin數(shù)和彎曲度(圖4b),即本文所用方法,。采用這兩種方法,,假設(shè)電極孔隙率如圖5所示的四種情況,采用第一種eRDM方法模擬測(cè)試時(shí),,MacMullin數(shù)完全相同,,而實(shí)際上由于孔隙結(jié)構(gòu)地復(fù)雜性,采用第二種eSCM方法模擬測(cè)試時(shí),,結(jié)果可見即使孔隙率相同時(shí)由于孔結(jié)構(gòu)不同,,孔隙曲折度和MacMullin數(shù)也完全不同。我們所開發(fā)的測(cè)試設(shè)備更符合實(shí)際情況,,能夠反應(yīng)電極的性能,。


圖片6.jpg

圖4.孔隙曲折度電化學(xué)測(cè)試方法示意圖[3]

圖片7.jpg



圖5.孔隙曲折度兩種測(cè)試方法結(jié)果對(duì)比[3]

圖6和表1展示了不同厚度負(fù)極片在不同倍率下的容量及容量保持率。從中可以看出,,各極片的容量隨著倍率的增加而減小,,但容量保持率則是100 μm>200μm>400μm,說明100 μm涂布得到的極片倍率性能最優(yōu),,400 μm極片的性能最差,。結(jié)合麥克馬林?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)可知,隨著極片厚度的增加,,極片的曲折度變大,,電池的倍率性能隨之變差。

圖片8.jpg

圖6.極片在不同倍率下的電化學(xué)性能: 容量-電壓曲線 (a); 倍率-容量保持率曲線 (b)

表1.極片在不同倍率下的比容量

圖片9.jpg


電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果和孔隙曲折度測(cè)試結(jié)果完全能夠?qū)?yīng)起來,,這說明通過電極孔隙曲折度的測(cè)試,,我們可以預(yù)測(cè)電極的性能,將電極結(jié)構(gòu)和性能預(yù)測(cè)快速關(guān)聯(lián)起來,加快電極的設(shè)計(jì)和工藝開發(fā),。

3. 總結(jié)

本文對(duì)不同厚度的石墨負(fù)極片進(jìn)行了對(duì)稱電池和半電池組裝,,測(cè)試極片的曲折度和電池的倍率性能,發(fā)現(xiàn)極片曲折度隨著厚度的增大而增大,,電池的倍率性能則是隨著厚度的增加而降低,,說明極片曲折度和電池的倍率性能有一定的關(guān)聯(lián)性。因此,,我們可以通過測(cè)試極片的曲折度去初步判斷電池的倍率性能,。極片曲折度的測(cè)試除了可以判斷不同厚度極片的倍率性能之外,也可以用于研究電極配方,、孔隙率,、主材形貌、電解液種類,、隔膜種類等對(duì)鋰離子電池性能的影響,。


參考文獻(xiàn)

[1] 孫偉兵等. 一種低曲折度厚電極及其制備方法和應(yīng)用. CN115312777A. 2022.

[2] 汪晨陽, 張安邦, 常增花, 等 .鋰離子電池用多孔電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備技術(shù)進(jìn)展[J]. 材料工程, 2022, 50 (1): 67-79.

[3] Benjamin Delattre, Ruhul Amin, Jonathan Sander, Jo?l De Coninck, Antoni P. Tomsia1 and Yet-Ming Chiang. The electrode tortuosity factor: why the conventional tortuosity factor is not well suited for quantifying transport in porous Li-ion battery electrodes and what to use instead [J]. Electrochem. Soc. 2018,165:A388


相關(guān)產(chǎn)品

更多

極片電解液浸潤(rùn)系統(tǒng)

型號(hào):EWS

面議
粉末電阻率&壓實(shí)密度儀PRCD2100

型號(hào):PRCD2100

面議
電化學(xué)性能分析儀

型號(hào):ERT7008

面議

虛擬號(hào)將在 秒后失效

使用微信掃碼撥號(hào)

為了保證隱私安全,,平臺(tái)已啟用虛擬電話,請(qǐng)放心撥打(暫不支持短信)
留言咨詢
(我們會(huì)第一時(shí)間聯(lián)系您)
關(guān)閉
留言類型:
     
*姓名:
*電話:
*單位:
Email:
*留言內(nèi)容:
(請(qǐng)留下您的聯(lián)系方式,,以便工作人員及時(shí)與您聯(lián)系!)