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四探针测试评估锂电池极片电阻方法研究!

锂离子电池电阻是量度电池本能的紧急的目标之一。锂离子电池电阻的巨细直接影响锂离子电池的容量、功率巨细、轮回寿命及平和本能。影响锂离子电池电阻的身分有电极质料、配方、电解液、涂布匀浆工艺、极片电阻等,此中极片电阻响应了电极质料本能及配方的优劣。所以通过极片电阻的测试,浮现极片电阻与锂离子电池电阻之间的对应联系,可能达成对锂离子电池电阻举办预评估。不单这样,通过极片电阻测试结果,除了可用于匀浆涂布工艺及配方的纠正,还可以实时筛选分类并剔除电阻值较大的极片,不使之流入单体修制的工序,擢升终端产物品格,达成对质料系统的急速评判。本文通过四探针法道理对电极极片电阻举办了测试评判,并通过测试拼装电池的交换阻抗,修筑起极片电阻与电池电阻的对应联系,从而达成对电池电阻的预评估。尝试仪器:依据四探针测试道理,自拼装两探头(直径1mm)测试装备,压力计一台HIOKI电阻计3560,IM6电化学事业站,氩气手套箱。尝试措施:将极片剪切成4cm×8cm的方形尺寸,然后把极片放正在两探头下面,两探头通过南北极柱与电阻计接连,转动测试装备手柄,探头受到稳固压力挤压极片,压力巨细通过压力计担任,来到某一压力后,读取电阻计电阻数据,此数据即为极片电阻相对值。电池制备:将极片正在充满氩气的手套箱内拼装成扣式电池,正在车间分娩线Ah电池,差别测试EIS,测试频率为100mHz~100kHz,电池均为放电状况。图1为操纵四探针测试道理自拼装的两探头片状物电阻测试仪及测试道理示图谋。动力电池的直流电阻对实践操纵更有实际意旨,但因为是动态的,其测试必要规范、细致的流程。同时,交换电阻与直流电阻也有必然的对应联系。举办如图1测试时,极片正在固定压力下加电压,遵守欧姆定律,电流从极片中流过(过流面积为集流体和集流体两侧电极质料横截面)。正在电极质料中导电剂导电性好,正极质料导电性较差,因此电子是沿着电极质料中的导电剂传导。因为这种电子传导格式与极片正在电池中的电子传导格式万分亲昵,所以,该措施能很好地模仿评判质料的电子导电性。表1为区别导电剂比例的同质料系统正极极片电阻测试结果。导电剂可刷新电极质料的导电性,但举动非活性物质,其增加量影响电池能量密度。通过此种措施可能急速判决出电极配方中导电剂的最佳增加量。从表中数据可能看出,当导电剂的比例为1.5%时,极片电阻有较大低重,从10.6Ω低重,再增加更众的导电剂,极片电阻没有彰着的低重,当导电剂增众到3.0%时,极片电阻反而有所增大。因此此种正极质料最佳导电剂比例边界为1.5%~2.0%。图2为四种导电剂配方的极片拼装成扣式电池的交换阻抗谱图。从图中可能看出,交换阻抗谱图差别由一个半圆和一条斜线构成。高频区的半圆响应的是与电荷变化闭联的电化学响应阻抗,半圆直径越大证明电荷变化阻抗就越大。低频区的斜线响应的是锂离子正在固相电极质料中扩散惹起的阻抗。图2中配方1的半圆直径最大,证明配方1的电荷变化阻抗较大,导电性最差;配方2及3的半圆半径相差不大,证明正在一致系统中,电荷变化阻抗相差不大。交换阻抗测试结果与极片电阻测试结果相仿。由此看出本测试措施的牢靠性。表2为区别系统正极质料(一致配比)的正极极片电阻值和用这些极片拼装成20Ah动力电池的电阻值。正在一致压力下,极片1通过类四探针法测试出的电阻最小,为4.5Ω,相应地拼装成20Ah动力电池后通过交换电阻欧姆表测试的电池电阻也最小,为3.78mΩ。极片3碾压前后极片电阻最大,差别为23.0和20.5Ω,相应的极片拼装成同种系统的20Ah动力电池,电阻值最大,为5.50mΩ。图3为四种极片碾压后电阻与电池电阻弧线可能看出,电池电阻随极片电阻的增大而增大,并不呈线性增大,闭键是由于正在拼装电池历程中,极组是由极片通过卷绕的格式,卷绕13~14折,相当于电阻并联,电阻值大大裁减,再有电解液、极耳等的影响,导致极片电阻与电池电阻不呈线Ah动力电池的交换阻抗谱图。从图中可能看出,交换阻抗谱图差别由一个半圆和一条斜线构成。半圆正在高频区与实轴的截距代表溶质阻抗Rs,半圆直径代表电荷通报历程的电化学阻抗Rct,即正负电极响应的阻抗。从图中可能看出四种极片的Rs阻抗相差不大,证明四种极片正在统一系统下,极片电阻对溶质阻抗影响较小。电荷通报电阻Rct相差较大,且与极片电阻测试结果有较好的吻合,因此正在一致系统下,极片电阻可以无误响应电池电化学响应阻抗的状况。所以正在实践分娩操纵中,电池的电阻与该措施的测试值有很好的对应联系,行使测试极片电阻的可能对电池电阻举办预评估。

三、结论个别行使电池极片电阻测试措施,可能正在多量量分娩前对锂离子电池原质料及质料配方举办评估和急速筛选,节减了电池实效验证期间,避免了原质料糜掷,进而低重分娩本钱,因此锂离子电池极片电阻测试是较为新奇且有操纵前景的测试评估措施,值得进一步探讨和完备。

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作者: sheep

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2022-03-29 09:47:40