不同壓片方式評估石墨極片反彈及電阻性能

大家好，小科來為大家解答以上問題。不同壓片方式評估石墨極片反彈及電阻性能這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、鋰離子電池的能量密度一直是研究熱點之一。選擇高容量的正負極材料，提高極片的壓實密度，可以大大提高電池的能量密度。但過高的壓實密度往往會影響電池的倍率性能，甚至帶來安全隱患。因此，尋求合適的壓實密度對電池設(shè)計具有重要意義。

2、在電池的實際生產(chǎn)中，通常采用滾壓的方式進行壓片，但有些實驗室在制備少量極片時也會采用平壓，而目前采用的是垂直平壓的方式測量片電阻，這種方式可能存在石墨顆粒排列方向不同的情況。因此，本文比較了平壓和滾壓對極片壓實密度和電阻率的影響，為電池設(shè)計者提供了參考數(shù)據(jù)支持。

3、圖1正負極片卷繞示意圖

4、實驗設(shè)備和測試方法

5、1.1實驗設(shè)備：

6、極片電阻計，型號BER2500(IEST遠能科技)，電極直徑14mm，壓力560 MPa。設(shè)備的外觀如圖2所示。

7、1.2測試方法：

8、將待測極片剪成5cm10cm左右的長方形，放在樣品臺上，在MRMS軟件上設(shè)置好測試壓力、保溫時間等參數(shù)，開始測試。軟件自動讀取極片厚度、電阻、電阻率和電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)。

9、1.3測試參數(shù)：

10、對未卷制或卷制的極片，測試極片在不同壓力下的回彈量；

11、將未加壓的極片壓平，然后再次加壓，比較兩個極片的電阻率。

12、測量卷繞和展開的極片在不同壓力下的電阻率。

13、實驗數(shù)據(jù)分析

14、2.1兩種不同壓制方法下極片厚度回彈的比較

15、平壓碾壓后，測量靜置約24h后的厚度回彈，如圖3所示。從圖中可以看出，當壓實密度較低時，平壓后的厚度回彈遠大于碾壓后的厚度回彈，并且隨著平壓中壓實密度的增加，回彈也增加，從低壓下的0.4%增加到高壓下的26%。軋后極片在低壓下的反彈略有波動，反彈幅度在4%-12%左右。達到一定壓實度后，回彈率急劇增加到24%。此時極片厚度的回彈與平壓后接近。

16、上述現(xiàn)象說明，在壓實密度較小的范圍內(nèi)，碾壓時雖然有側(cè)向剪切力，但卸壓后，顆粒間的回彈比平壓時大。但隨著壓實密度的增加，兩種方法壓制后極片厚度的回彈量基本相同。

17、圖3軋制平壓極片厚度回彈對比

18、2.2平壓和雙壓試驗極片電阻率對比

19、將展開的極片展平后，比較復(fù)壓前后的電阻率差異，如圖4所示。從圖中可以看出，極片在不同壓力下展平后，電阻率隨著壓實密度的增加而降低，且呈線性相關(guān)。然而，極片的電阻率是在用5MPa的壓力重新壓制后測量的。隨著壓實密度的增大，極片的電阻率增大，但壓實大于一定值后，電阻率減小。

20、這種現(xiàn)象主要是由于電極與極片表面的接觸電阻隨著試驗壓力的增加而降低，極片涂層中顆粒之間的接觸電阻也隨之降低。但當用5MPa復(fù)壓測試不同密度涂層的極片電阻率時，雖然極片涂層中顆粒間的接觸電阻降低，但測試電極與極片表面的接觸電阻增加，使得總電阻率隨壓實密度增加而增加。

21、圖4 (a)平壓后電阻率的壓實密度

22、圖4(b)再壓縮后的電阻率壓實

23、2.3平壓和滾壓后再壓電阻率對比

24、如圖5所示，通過平壓、滾壓和再壓來測試極片的電阻率。從圖中可以看出，隨著compac的增加

25、以上現(xiàn)象可能是輥壓對極片表面狀態(tài)的影響大于平壓，從而使測試電極與極片表面的接觸電阻更大，或者可能是由于輥壓方式會導(dǎo)致石墨片層發(fā)生滑移使更多的導(dǎo)電性較差的基面平行排列，從而使極片電阻率變大。

圖5 (a）平壓后再復(fù)壓電阻率&壓實

圖5（b）輥壓后再復(fù)壓電阻率&壓實

總 結(jié)

★ 本文采用不同壓片方式評估石墨負極反彈量和電阻性能，通過上述實驗數(shù)據(jù)可知：

1、平壓和輥壓方式極片反彈量差別較大；

2、平壓及復(fù)壓后的極片隨壓實密度增加，電阻率趨勢相反，可能與平壓后測試電極與極片表面的接觸電阻不斷增大有關(guān)；

3、平壓及輥壓的極片，復(fù)壓測試極片電阻率發(fā)現(xiàn)，隨壓實密度增加，兩種壓片方式電阻率變化趨勢類似，均為壓片后電阻率大于壓片前，且輥壓方式壓片會使極片的電阻率增加更大。

※ 基于以上不同壓片方式對厚度反彈及電阻率的影響結(jié)果，我們可以進一步結(jié)合XRD、SEM等表征方法做進一步深入分析。

審核編輯 ：李倩

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。