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详细信息
锂离子电池是由正负极极片、隔阂以及电解液等拼装起来的一个众组分归纳系统,个中,正负极极片是供应和影响电池职能的紧要组分。当电池正在任务时,电子和离子正在极片中传输,爆发一系列化学和电化学反映,所以极片的导电性以及导电汇集的平均性,是影响电池职能的紧要成分之一。个中集流体行为锂离子电池内部导通电子和承载活性物质的载体,对电芯的最终职能有着紧要效率。铝箔是最常用的正极集流体,为了晋升电极的倍率、轮回和运用寿命,正在铝箔外外涂敷少许导电涂层,可有用改观集流体与活性颗粒的界面接触电阻,且升高活性物质与集流体的粘结强度,减小电极轮回流程中的活性颗粒剥落题目[1]kb体育。
目前涂碳铝箔大个别都用于磷酸铁锂动力电池上,紧要是由于橄榄晶型布局LiFePO4原料自身电子和离子电导率低且存正在与集流体的粘结不巩固等题目[2],其利用又受到了必然限度。涂碳铝箔具有较低的接触阻抗和较高的粘附性,将涂碳铝箔原料利用于LiFePO4正极集流体中,可低落两者之间的电荷变动电阻和电池的内阻,弱化电池内部极化,升高锂离子正在原料中的扩散速度,进而晋升电池的倍率职能和轮回职能等[3-5]。
本文紧要集合运用元能科技(厦门)有限公司的极片电阻仪(BER2500,IEST)比拟评估空铝箔与涂碳铝箔的空箔材电子导电职能、空铝箔涂敷磷酸铁锂极片与涂碳铝箔涂敷磷酸铁锂极片的电子导电职能,探究涂碳铝箔对磷酸铁锂极片电子导电职能的改观效率。
图3为元能科技自决研发的极片电阻仪(BER2500,IEST),电极试样直径14mm,可施加压强鸿沟5~60MPa。可同步搜集极片的电阻、电阻率、电导率、压实密度等参数,修造如图3(a)和3(b)所示。
②正在MRMS软件上成立测试参数,采用单点测试形式,压强采用5MPa、保压15s,每张箔材采样8个数据,软件自愿读取箔材厚度、电阻、电阻率、电导率等数据。
①计算一组空铝箔涂敷磷酸铁锂极片与涂碳铝箔涂敷磷酸铁锂极片,记为K-LFP和TC-LFP。
②正在MRMS软件上成立测试参数,采用单点测试形式,压强采用25MPa、保压15s,每张极片采样8个数据,软件自愿读取极片厚度、电阻、电阻率、电导率等数据。
图4涌现了两种箔材的厚度、电阻和电阻率的测试比拟结果,从厚度数据可看出,因为涂碳铝箔的导电碳层是双面涂布的,因而能够获得导电碳层厚度约2µm足下。比拟这两种箔材的电阻和电阻率:空铝箔涂碳铝箔,阐明正在集流体上推广涂碳层后会低落箔材的导电性,紧要是由于当推广了涂碳层后,正在采用两探针道理测试出的箔材电阻时,会引入涂碳层自身和涂碳层与箔材之间的接触电阻,使得电子的导电性削弱,因而涂碳铝箔的电阻和电阻率会比空箔材大。比拟测试电阻和电阻率的COV数值来看,有涂碳层的箔材电阻测试安谧性会优于空铝箔,是因为涂碳层推广了铝箔的外外粗疏度,有更众的电子通途,因而测试数据就尤其安谧。
从图5的两种极片的电阻和电阻率的测试比拟结果能够看出,固然涂碳铝箔的电阻比空铝箔大,然而涂敷上活性物质之后,运用涂碳铝箔的极片电阻和电阻率比运用空铝箔的磷酸铁锂极片低,且测试数据安谧性也更好,紧要是由于涂碳铝箔上的导电碳层能够推广磷酸铁锂与集流体之间的接触面积,能够搜求更众来自磷酸铁锂的微电流,供应极佳的静态导电职能,从而能够大幅度低落磷酸铁锂和集流之间的接触电阻。正在全电池中也能够更疾的通报电子,搜求电流,从而升高电池倍率充放电职能。而且,涂碳层中也含有少量粘结剂,能够加强磷酸铁锂极片的柔韧性和机器缓冲性,从而提磷酸铁锂和集流之间的附效力,正在电池实行长轮回时能够最局势部地省略因为永远轮回反映流程中界面处出现的应力惹起的接触面积逐步损失而出现的闭连题目。
本文运用元能科技(厦门)有限公司研发的极片电阻仪(BER2500,IEST)对空铝箔与涂碳铝箔的空箔材电子导电职能、空铝箔涂敷磷酸铁锂极片与涂碳铝箔涂敷磷酸铁锂极片的电子导电职能实行测试,并探究了推广碳涂层之后对箔材和磷酸铁锂极片的电子导电性的影响。运用涂碳铝箔固然会推广箔材的电阻和电阻率,然而能够改观箔材的电子导电的平均性和相仿性,涂布上磷酸铁锂之后,能够低落磷酸铁锂极片的电阻和电阻率且测试数据安谧性也更好,从而能够有用改观磷酸铁锂电池中的内阻。
总之,运用涂碳铝箔其效率除了改观界面接触电阻,还具有以下几点潜正在的协同效益:
(1) 化学和电化学安谧的导电层能够行为一种有用的扩散樊篱,劝止因为电解质了解和锂离子嵌入反映流程中副反映出现的氧的扩散,有用地防御金属集流体外外上变成氧化层,从而防御降解;
(2) 合理配方的导电层具有较好的导电性,能够变成大面积的接触,集流体和活性涂层界面电阻低,从而有利于火速的电荷变动流程;
(3) 导电层的柔韧性和机器缓冲性能够加强物理界面的附效力,从而最局势部地省略永远轮回反映流程中界面处出现的应力惹起的接触面积逐步损失而出现的闭连题目。通过安排和拓荒奇异的导电涂层,尝试注明了导电界面层能够明显升高电化学职能,比如比可逆容量、容量依旧率、倍率职能等。
[2] 孔令涌,黄少真,尚伟丽,等. LiFePO4/膨胀石墨复合原料的制备及职能[J]. 电子元件与原料,2016,35(1):64-67.
[3] 邓龙征,吴锋,高旭光,等 .涂碳铝箔对磷酸铁锂电池职能影响商量[J]. 无机化学学报,2014(4):770-778.