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极片电阻测试参数选择依据

作者:元能科技(厦门)有限公司 浏览: 发表时间:2023-06-05 17:40:31

正负极片的涂敷均匀性评估是电池生产过程中的一项重要监控项,若涂布或辊压后的极片均匀性差,会显著影响后端电芯的性能一致性。目前评估极片涂敷均匀性常用的方法主要是对厚度、质量和电阻的监控,其中,极片电阻(膜片电阻)测试参数的选择,如测试压强和保压时间对测量结果的稳定性是极其重要的,本文结合具体的极片电阻测试数据,建议一种较为合适的测试参数,从而保证测试数据的准确和稳定。


图1.极片电阻测试示意图



1.实验设备


设备型号:BER2500(IEST元能科技),电极直径14mm。设备如图2(a)和2(b)所示。


图2. (a)BER2500外观图;(b)BER2500结构图



2.数据分析


我们对辊压后正负极片分别进行不同压强下(5~60MPa)的原位厚度和电阻测试,如图3所示。由图可知,随着测试压强的增大,正负极片的电阻均不断减小,而且正极极片的最大厚度变化约4μm,负极极片的最大厚度变化约25μm。在测试过程中,需要尽量不影响待测样品的状态,同时又要保证测试电极与样品的接触紧密,因此,我们推荐正极极片的测试压强选用25MPa,而负极极片选用5MPa。

图3.正负极片不同压强条件下电阻和厚度测试结果

接下来,我们进一步对合适的保压时间进行探索,对正负极片测试同一压强下连续100s的电阻和厚度数据,如图4所示。由图可知,随着保压时间的增加,正负极片的电阻均不断减小,而且正极极片的最大厚度变化不超过1μm,负极极片的最大厚度变化约1.5μm。在测试过程中,需要尽量缩短测试时间,提升测试效率,同时又要保证测试数据的稳定,因此,我们推荐正负极片的保压时间均选择15s。

图4.正负极片不同保压时间条件下电阻和厚度测试结果


采用如上测试条件,我们选用10种正极极片对设备进行MSA分析,由于极片每个位置测试完后不可重复使用,因此属于破坏性测试,我们选用嵌套GR&R 研究,结果如图5所示,由此可知设备的重复性和可区分度都处于优秀的水平。

图5.极片电阻仪的GR&R分析



3.总结


通过对极片电阻的测试参数(压强和保压时间)的探索,我们推荐正极极片选用25MPa,负极极片选用5MPa,保压时间均为15s,该条件下测试得到的电阻数据的重复性和可区分度达到优秀的水平。



4.参考资料



1.Serena W. Peterson and Dean R. Wheeler, Direct Measurements of Effective Electronic Transport in Porous Li-Ion Electrodes. Journal of The Electrochemical Society, 161 (14) A2175-A2181 (2014).

2.Hiroki Kondo et al. Influence of the Active Material on the Electronic Conductivity of the Positive Electrode in Lithium-Ion Batteries. Journal of The Electrochemical Society, 2019,166 (8) A1285-A1290

3.B.G. Westphal et al. Influence of high intensive dry mixing and calendering on relative electrode resistivity determined via an advanced two point approach. Journal of Energy Storage 2017, 11, 76–85



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