Quantificando a resistência da camada composta e a resistividade da interface das folhas de eletrodos da bateria de íons de lítio

Ajudando a reduzir os tempos de desenvolvimento e facilitando o controle de qualidade de peças produzidas em massa

Baterias de íon de lítio (LIBs) leves e de alta capacidade são amplamente usadas em smartphones e dispositivos sem fio em todo o mundo. Nos últimos anos, os LIBs atraíram a atenção como fonte de energia para veículos elétricos (EVs), e a indústria agora está acelerando os esforços de melhoria e desenvolvimento para obter maior capacidade e reduzir o peso, antecipando seu uso generalizado nessa função.
O Sistema de Medição de Resistência de Eletrodos RM2610 é o primeiro sistema de medição e análise do mundo que pode isolar e quantificar a resistência das folhas de eletrodos positivos e negativos LIB na resistência da camada composta e a resistência de contato (interface) entre a camada composta e o coletor.

Fabricantes de baterias, EV e materiais que desejam verificar as características de resistência de maneira refinada durante os processos upstream

Problema 1: o desenvolvimento de LIB é demorado

Reduzir a resistência interna é fundamental no esforço para melhorar o desempenho LIB. Também é necessário verificar as características de resistência das folhas de eletrodos, um material importante em baterias, de maneira refinada e estudar os efeitos dessas características em materiais, métodos de fabricação e outros aspectos do processo de produção. Ser capaz de verificar as características de resistência no estado da folha do eletrodo significa ser capaz de verificar as mudanças causadas por diferenças nos materiais e no processo de fabricação da folha do eletrodo. No entanto, até o momento não existe uma técnica para avaliar as características de resistência no estado da folha do eletrodo de maneira refinada. É típico avaliar as características das células, mas leva tempo para preparar e avaliar células usando diferentes combinações de materiais e processos. Os tempos de desenvolvimento podem ser reduzidos classificando as peças principalmente no estado da folha de eletrodo e, em seguida, avaliando as células usando as folhas de eletrodo classificadas.

Problema 2: Células produzidas em massa exibem qualidade inconsistente

Células produzidas em massa precisam exibir qualidade consistente. O controle de qualidade nos processos anteriores é fundamental para garantir uma qualidade consistente no final. O gerenciamento da qualidade no estado da folha do eletrodo ajuda a melhorar a eficiência da produção.

Questão 3: Os métodos convencionais não fornecem uma compreensão refinada das características

Os métodos para medir as características de resistência no estado da folha do eletrodo incluem 4 sondas e medição de resistência de passagem. No entanto, esses métodos medem as características de resistência de toda a folha do eletrodo. Eles não podem fornecer uma compreensão da resistência da camada composta ou resistência da interface. É necessário isolar e quantificar a resistência da camada composta e a resistência da interface.

Questão 4: Os fabricantes de materiais desejam transmitir as vantagens de seus produtos aos fabricantes de baterias

Os fabricantes de materiais pastosos desejam comunicar os efeitos de seus materiais nas características das células de uma maneira específica. Os dados avaliados da folha de eletrodo podem fornecer efeitos mais realistas no material da pasta do que os dados avaliados de uma célula.

Benefícios de visualizar a resistência da camada composta e a resistência da interface em folhas de eletrodo

O RM2610 é um sistema de medição e análise que pode isolar e quantificar a resistência da camada composta e a resistência da interface das folhas de eletrodo, duas propriedades impossíveis de visualizar até agora. O sistema coloca um dispositivo de teste (consistindo em várias sondas de teste) em contato com a superfície da folha do eletrodo para medir o potencial e, em seguida, usa um método analítico proprietário Hioki para quantificar a resistência da camada composta e a resistência da interface. Esses valores podem ser usados para determinar mudanças nas características da folha do eletrodo causadas por diferenças nos materiais, composição e condições de fabricação. Garantir a qualidade durante o processo de fabricação da folha de eletrodo promete acelerar o trabalho de desenvolvimento, impulsionando a evolução e as melhorias do LIB, ao mesmo tempo em que melhora os rendimentos da produção.

Acelera o desenvolvimento ao entender a resistência da camada composta e a resistência da interface: Fabricante de baterias e materiais

Ao verificar as mudanças na resistência da camada composta e na resistência da interface ao variar o agente condutor auxiliar, os fabricantes foram capazes de identificar os agentes condutores auxiliares apropriados que diminuem a resistência da interface. Eles também foram capazes de revisar as mudanças na resistência da interface causadas pela presença ou ausência de um revestimento de carbono. Dessa forma, os fabricantes de baterias conseguiram acelerar o desenvolvimento. Os fabricantes de materiais ganharam a capacidade de comunicar as vantagens de seus materiais aos fabricantes de baterias.

Tornou-se um fator na determinação do valor ideal da força de impressão: Fabricantes de baterias

Ao quantificar os resultados das mudanças na densidade do eletrodo realizadas pela variação da força de pressão, os fabricantes entenderam como a densidade do eletrodo afeta a resistência da interface. Eles aprenderam que, embora as configurações de força de pressão mais altas e as densidades de eletrodos maiores reduzam tanto a resistividade do volume da camada composta quanto a resistência da interface, esta última declina abruptamente até certo ponto e depois permanece aproximadamente uniforme, fornecendo informações úteis para determinar os valores ideais de força de pressão.

Visão geral do sistema de medição de resistência de eletrodo

O RM2610 consiste no Medidor de resistência de eletrodo RM2611, Software de cálculo de resistência de eletrodo RM2612, Unidade de prensa RM9003, Dispositivo de teste RM9004, Cabo de conexão RM9005 e Ferramenta de manutenção RM9006. Os cálculos usam uma técnica conhecida como ajuste para isolar e quantificar a resistência da camada composta e a resistência da interface.

Primeiro, o dispositivo de teste RM9004, que consiste em várias sondas, é colocado em contato com a superfície da folha do eletrodo e a corrente é aplicada entre duas sondas específicas.

A corrente aplicada é distribuída de forma tridimensional dentro da folha do eletrodo, criando uma distribuição de potencial na superfície da folha. Sondas de medição de tensão são usadas para medir essa distribuição de potencial. O potencial obtido aqui é conhecido como potencial medido.

Hioki criou um modelo de folha de eletrodo para calcular os valores de potencial em sua superfície. Os valores de potencial obtidos usando este modelo servem como o potencial calculado.

Os valores de potencial calculados são calculados repetidamente enquanto varia a resistência da camada composta e a resistência da interface como variáveis. Os valores para os quais o potencial medido e os valores de potencial calculados se aproximam mais um do outro no curso desses cálculos repetidos são emitidos como a resistência da camada composta e a resistência da interface.

Soluções Hioki para acomodar a evolução dos LIBs

Os LIBs continuarão a evoluir daqui para frente. Os fabricantes continuarão a variar os materiais, aditivos, composição, proporções de materiais e condições de processo das baterias em busca de um desempenho mais alto. Hioki desenvolveu o RM2610, um sistema para isolar e quantificar a resistência da camada composta e a resistência da interface das folhas de eletrodos, como uma solução para uso nos processos anteriores da fabricação de LIB. Também propusemos um novo método para analisar lamas de eletrodos em processos upstream. A tecnologia analítica proprietária Hioki é usada para analisar os valores medidos de impedância de pastas de eletrodos LIB para derivar a dispersibilidade de materiais condutivos e o grau de desenvolvimento de redes condutivas.
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À medida que a adoção de EVs e da Internet das Coisas (IoT) cresce, também aumenta a demanda por LIBs, levando a um ciclo de desenvolvimento mais curto e a requisitos de custo e segurança mais rigorosos. Hioki oferece uma ampla gama de instrumentos de medição com funcionalidade projetada para atender às demandas dos clientes para uso em P&D LIB e processos de fabricação. Instrumentos de demonstração estão disponíveis, portanto, entre em contato com Hioki se desejar experimentar a funcionalidade de nossos produtos por conta própria. Também temos o prazer de fornecer amostras para que os clientes em potencial possam realizar testes de medição. E, por favor, entre em contato com quaisquer questões de medição que você gostaria de resolver ou instrumentos nos quais você está interessado.

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  Sistema de Medição de Resistência do Eletrodo RM2610