Analisador de dilatação celular in-situ de bateria de íon de lítio de laboratório para pesquisa e desenvolvimento de baterias

Comportamento de inchaço da bateria de íon de lítio (LIB)

Durante o processo de carga e descarga das baterias de íon-lítio, à medida que os íons de lítio são inseridos e extraídos no eletrodo negativo, as células se expandem e se contraem;

Idealmente, a inserção e extração de íons de lítio são reversíveis, mas no processo do ciclo real, sempre haverá uma parte do lítio que não pode ser extraída do eletrodo negativo ou depositada na superfície do ânodo como um subproduto insolúvel durante o ciclo, resultando em mudanças irreversíveis ll carregamento da célula da bateria

Ou outras consequências mais graves, como a deformação da célula da bateria, a fragmentação das partículas do material, a ruptura do filme SEI e o consumo de eletrólito. O comportamento de expansão da bateria tornou-se um indicador importante para avaliar a confiabilidade da bateria. Durante o processo de produção, o tamanho da partícula, aglutinante e estrutura da peça polar do material do eletrodo negativo devem ser otimizados com antecedência.

A taxa de dilatação teórica dos materiais de ânodo de alta densidade de energia da próxima geração, como silício e lítio metálico, é muito maior do que a dos materiais de ânodo de grafite. Portanto, uma avaliação precisa e eficaz do comportamento de dilatação da célula de bateria pode efetivamente orientar o projeto de instalação do módulo de célula de bateria para garantir a segurança sob a premissa de melhorar a utilização do espaço do módulo;

Por outro lado, o SWE pode determinar com precisão a janela SOC de lítio da célula da bateria sob diferentes ampliações, tecnologia de carregamento rápido para a célula da bateria, ajudando os engenheiros de projeto de células a desenvolver tecnologia de carregamento rápido e otimizar as estratégias de carregamento.

Comportamento de inchaço da bateria de íon de lítio (LIB)

Desmontar dif f erent—condicionar células e medir a espessura da célula e eletrodos por micrômetro;

Julgamento da janela de chapeamento de Li: Através da desmontagem da célula totalmente carregada para julgar a precipitação de lítio no eletrodo sur fa ce por inspeção visual;

Teste Destrutivo ： É um teste destrutivo que consome células, e há um maior risco de segurança e maior custo de operação porque o ambiente seco e profissionais são necessários;

Teste não local: Somente os dados de espessura em vários estados específicos podem ser adquiridos, o comportamento de inchaço das células não pode ser descrito sistemicamente;

Grande desvio para avaliação da janela de revestimento de lítio: Nem todo SOC de revestimento de lítio e potencial em taxas diferentes podem ser quantificado.

*Parte dos dados vem dos parceiros e os direitos autorais pertencem às partes relevantes. Não pode ser reproduzido ou usado sem consentimento.

Comportamento de inchaço da bateria de íon de lítio (LIB)

Sistema de análise de inchaço in situ ： com a plataforma automática altamente estável e confiável, equipada com sensor de medição de espessura e sensor mecânico de alta precisão, pode alcançar estabilidade a longo prazo e detecção precisa da espessura da célula e força de inchaço para realizar a avaliação de desempenho sob diferentes condições.

Modos de teste multifuncionais: os modos de teste de pressão constante e intervalo constante podem ser realizados para a célula, e o desempenho da célula sob diferentes condições de estresse pode ser avaliado.

Controle de alta precisão: a deformação de ~ 70um será gerada pelo teste de folga constante da célula pelo grampo tradicional, o que leva ao teste de força de inchaço impreciso. O sistema de análise de inchaço in-situ SWE pode controlar a mudança de lacuna dentro de ~lum por modulação ativa e obter a mudança de força de inchaço precisa da célula durante o teste.

Programas

Formulários

*Desenvolvida com a CATL, a principal empresa de baterias de energia, e autorizada exclusivamente pela patente.

Casos de aplicação - avaliações de materiais

1. Análise do comportamento de inchamento de diferentes materiais de ânodo

2. Análise do comportamento de inchaço de diferentes aglutinantes

* Dois tipos de baterias de material anódico com o mesmo design e capacidade, das quais o inchaço de carga total e a espessura de inchaço irreversível de B são significativamente maiores que os de A t que pode ser usado para rastrear e avaliar materiais de ânodo de bateria com requisitos de expansão;

* A diferença de intumescimento de três diferentes células de material anódico pode ser usada para estudar o mecanismo do processo de intumescimento in-situ de materiais anódicos durante a carga e descarga.

2. Análise do comportamento de inchaço de diferentes aglutinantes

Comparação do inchaço de quatro baterias diferentes de material Binder, o nível de inchaço irreversível é o mesmo, a principal diferença está na espessura de inchaço de carga completa de ciclo único, o Binder C tem o melhor efeito de supressão de inchaço e pode ser usado para avaliação e triagem de diferentes materiais Binder.

Análise de chapeamento de Li
1. Julgamento da janela de revestimento de lítio não destrutivo

Em comparação com a curva normal de inserção de li, a curva de expansão do revestimento de lítio atinge o ponto de inflexão ao atingir a tensão de revestimento de li, portanto, a taxa de revestimento de li preciso, a tensão e a janela S O C serão adquiridas.

2. Aplicação de carga escalonada

A tensão de análise quantitativa de lítio e a janela SOC de uma determinada taxa de análise de lítio podem guiar efetivamente a tecnologia de carregamento rápido em cascata e realizar um carregamento rápido seguro por meio do esquema de carregamento.

Aplicação da estrutura celular

* Dois modelos são usados ​​para avaliar o intumescimento de diferentes células anódicas, e a lei de comparação é basicamente a mesma que A> C> B.

* Como os dois lados do enrolamento estão ligados, a tensão de crimpagem causada pelo inchaço lateral se acumula no meio, de modo que a espessura aumenta com o ciclo e os quatro lados da laminação não são vinculados, portanto, a tensão de crimpagem do grupo Uma peça polar com maior dilatação lateral é liberada durante o ciclo, e a espessura diminui com o ciclo. (ânodo de face única).

* In-situ Inchaço pode ser usado para analisar profundamente a influência do processo no estresse e tensão.

Condições do processo

1.Diferentes condições de pressão

Bateria NCM523/grafite (3446106, capacidade teórica 2400mAh)

Diferentes condições de pressão constante (50N /5 00N/1000N)

O aumento adequado da pressão pode reduzir a taxa de expansão irreversível da bateria;

Durante o processo de carregamento, os dois pontos de inflexão da curva de inchamento correspondem aos dois picos da curva de capacidade diferencial, indicando que o inchamento da bateria está relacionado à transição de fase de desintercalação do lítio.

2. Condições de temperatura diferentes

Bateria NCM523/grafite (3446106, capacidade teórica 2400mAh)

Diferentes condições de temperatura (0*C, 25°C, 45P, 60,C)

Quando a temperatura sobe da temperatura ambiente de 25° C para 45° C e 60° C, e quando cai da temperatura ambiente para 0° C, o inchaço irreversível da célula aumenta. No entanto, as causas do inchaço irreversível podem ser diferentes em condições de alta e baixa temperatura.

3.Diferentes condições de estresse

Bateria NCM523/grafite (3446106, capacidade teórica 2400mAh)

Na faixa de 5000N, com o aumento da tensão, a tensão de dilatação da célula aumenta gradualmente, o que leva ao aumento da polarização da célula e à deterioração do desempenho dinâmico. Portanto, devemos atentar para a influência da tensão inicial no projeto do empacotamento da célula.

4. Espessura e mudança de tensão durante a carga-descarga

Bateria LCO/grafite (capacidade teórica 2500mAh)

Teste sob pressão constante e modo de folga constante

O analisador de inchamento no traje (SWE) foi usado para monitorar as mudanças na espessura do inchamento e na força de inchamento da célula flexível em pressão constante e no modo de intervalo constante. Verificou-se que as curvas de espessura de inchamento e força de inchamento estavam relacionadas com a transição de fase estrutural durante o processo de carga-descarga. Este método de análise in-suit pode ser usado por pesquisadores de lítio para analisar o comportamento de inchaço de células com diferentes sistemas e processos de produção, de modo a projetar células com melhor desempenho.

*Parte dos dados vem dos parceiros e os direitos autorais pertencem às partes relevantes. Não pode ser reproduzido ou usado sem consentimento.

Parâmetros e requisitos de instalação