Analizador de hinchamiento de células in situ de batería de iones de litio de laboratorio para I+D de baterías

Comportamiento de hinchamiento de la batería de iones de litio (LIB)

Durante el proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio, a medida que se insertan y extraen iones de litio en el electrodo negativo, las celdas se expandirán y contraerán;

Idealmente, la inserción y extracción de iones de litio son reversibles, pero en el proceso del ciclo real, siempre habrá una parte de litio que no se puede extraer del electrodo negativo o se deposita en la superficie del ánodo como subproducto insoluble durante el ciclo, lo que resulta en irreversible swe todos ing de la celda de la batería

U otras consecuencias más graves, como la deformación de la celda de la batería, la fragmentación de partículas de material, la ruptura de la película SEI y el consumo de electrolito. El comportamiento de hinchamiento de la batería se ha convertido en un indicador importante para evaluar la fiabilidad de la batería. Durante el proceso de producción, el tamaño de partícula, el aglutinante y la estructura de la pieza polar del material del electrodo negativo deben optimizarse de antemano.

La relación de expansión teórica de los materiales de ánodo de alta densidad de energía de próxima generación, como el silicio y el litio metálico, es mucho mayor que la de los materiales de ánodo de grafito. Por lo tanto, la evaluación precisa y efectiva del comportamiento de expansión de la celda de la batería puede guiar de manera efectiva el diseño de instalación del módulo de la celda de la batería para garantizar la seguridad bajo la premisa de mejorar la utilización del espacio del módulo;

Por otro lado, SWE puede determinar con precisión la ventana SOC de litio de la celda de la batería con diferentes aumentos, la tecnología de carga rápida para la celda de la batería, lo que ayuda a los ingenieros de diseño de celdas a desarrollar tecnología de carga rápida y optimizar las estrategias de carga.

Comportamiento de hinchamiento de la batería de iones de litio (LIB)

Desmontar diferencial F erent—condicione las celdas y mida el espesor de la celda y los electrodos por micrómetro;

Juicio de ventana de revestimiento de litio: a través del desmontaje de la celda cargada completa para juzgar la precipitación de litio en el electrodo sur fa ce por inspección visual;

Prueba destructiva ： Es una prueba destructiva que consume celdas, y existe un mayor riesgo de seguridad y un mayor costo de operación porque se requiere un ambiente seco y personas profesionales;

Prueba no in situ: solo se pueden adquirir los datos de espesor en varios estados específicos, el comportamiento de hinchamiento de las células no se puede describir sistémicamente;

Gran desviación para la evaluación de la ventana de recubrimiento de litio: no todos los SOC y el potencial de recubrimiento de litio en diferentes tasas pueden ser cuantificado.

*Parte de los datos proviene de los socios y los derechos de autor pertenecen a las partes correspondientes. No puede ser reproducido o utilizado sin consentimiento.

Comportamiento de hinchamiento de la batería de iones de litio (LIB)

Sistema de análisis de hinchamiento in situ ： con la plataforma automática altamente estable y confiable, equipada con un sensor de medición de espesor de alta precisión y un sensor mecánico, puede lograr una estabilidad a largo plazo y una detección precisa del espesor de la celda y la fuerza de expansión para realizar una evaluación del rendimiento en diferentes condiciones.

Modos de prueba multifunción: los modos de prueba de presión constante y espacio constante se pueden realizar para la celda, y se puede evaluar el rendimiento de la celda bajo diferentes condiciones de estrés.

Control de alta precisión: la deformación de ~70um será generada por la prueba de espacio constante de la celda por la abrazadera tradicional, lo que conduce a la prueba de fuerza de hinchazón imprecisa. El sistema de análisis de hinchamiento in situ SWE puede controlar el cambio de espacio dentro de ~lum mediante modulación activa y obtener el cambio preciso de la fuerza de hinchamiento de la celda durante la prueba.

Software

Aplicaciones

*Desarrollado con CATL, la compañía de baterías de mayor potencia y autorizado exclusivamente para la patente.

Casos de aplicación-evaluaciones materiales

1.Análisis del comportamiento de hinchamiento de diferentes materiales anódicos.

2. Análisis del comportamiento de hinchamiento de diferentes aglomerantes.

* Dos tipos de baterías de material de ánodo con el mismo diseño y capacidad, de las cuales la expansión de carga completa y el espesor de expansión irreversible de B son significativamente mayores que las de A t que se puede usar para detectar y evaluar materiales de ánodo de batería con requisitos de expansión;

* La diferencia de hinchamiento de tres celdas de material de ánodo diferentes se puede utilizar para estudiar el mecanismo del proceso de hinchamiento in situ de los materiales de ánodo durante la carga y la descarga.

2. Análisis del comportamiento de hinchamiento de diferentes aglomerantes.

Comparación del hinchamiento de cuatro baterías de material Binder diferentes, el nivel de hinchamiento irreversible es el mismo, la principal diferencia radica en el grosor del hinchamiento de carga completa de un solo ciclo, el Binder C tiene el mejor efecto de supresión del hinchamiento y puede usarse para evaluación y Cribado de diferentes materiales aglomerantes.

Análisis de revestimiento de litio
1. Juicio de ventana de revestimiento de litio no destructivo

En comparación con la curva de inserción de li normal, la curva de expansión del revestimiento de litio alcanza el punto de inflexión cuando se alcanza el voltaje del revestimiento de litio, por lo que se adquirirá una tasa de revestimiento de litio, un voltaje y una ventana SOC precisos.

2.Aplicación de carga escalonada

El voltaje de análisis de litio cuantitativo y la ventana SOC de una determinada tasa de análisis de litio pueden guiar de manera efectiva la tecnología de carga rápida en cascada y realizar una carga rápida segura a través del esquema de carga.

Aplicación de la estructura celular.

* Se usan dos modelos para evaluar el hinchamiento de diferentes celdas de ánodo, y la ley de comparación es básicamente la misma que A> C> B.

* Debido a que los dos lados del devanado están unidos, la tensión de engaste causada por la hinchazón lateral se acumula en el medio, de modo que el grosor aumenta con el ciclo, y los cuatro lados de la laminación no están unidos, por lo que la tensión de engaste del grupo Durante el ciclo se libera una pieza polar con mayor hinchamiento lateral y el espesor disminuye con el ciclo. (Ánodo de un solo lado).

* El hinchamiento in situ se puede utilizar para analizar en profundidad la influencia del proceso en el estrés y la deformación.

Condiciones de proceso

1.diferentes condiciones de presión

Batería NCM523/grafito (3446106, capacidad teórica 2400 mAh)

Diferentes condiciones de presión constante (50N /5 00N/1000N)

El aumento adecuado de la presión puede reducir la relación de expansión irreversible de la batería;

Durante el proceso de carga, los dos puntos de inflexión de la curva de expansión corresponden a los dos picos de la curva de capacidad diferencial, lo que indica que la expansión de la batería está relacionada con la transición de fase de desintercalación del litio.

2.Diferentes condiciones de temperatura

Batería NCM523/grafito (3446106, capacidad teórica 2400 mAh)

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

Cuando la temperatura sube de temperatura ambiente 25°C a 45°C y 60°C, y cuando baja de temperatura ambiente a 0°C, aumenta el hinchamiento irreversible de la célula. Sin embargo, las causas del hinchamiento irreversible pueden ser diferentes en condiciones de alta y baja temperatura.

3.Diferentes condiciones de estrés

Batería NCM523/grafito (3446106, capacidad teórica 2400 mAh)

En el rango de 5000N, con el aumento de la tensión, la tensión de expansión de la celda aumenta gradualmente, lo que conduce al aumento de la polarización de la celda y al deterioro del rendimiento dinámico. Por lo tanto, debemos prestar atención a la influencia de la tensión inicial en el diseño del empaque de la celda.

4. Cambio de espesor y tensión durante la carga y descarga

Batería LCO/grafito (capacidad teórica 2500mAh)

Prueba bajo presión constante y modo de espacio constante

Se usó un analizador de hinchamiento en traje (SWE) para monitorear los cambios en el espesor de hinchamiento y la fuerza de hinchamiento de la celda flexible en modo de presión constante y espacio constante. Se encontró que las curvas de espesor de hinchamiento y fuerza de hinchamiento estaban relacionadas con la transición de fase estructural durante el proceso de carga-descarga. Los investigadores de litio pueden utilizar este método de análisis en traje para analizar el comportamiento de hinchamiento de las celdas con diferentes sistemas y procesos de producción, a fin de diseñar celdas con un mejor rendimiento.

*Parte de los datos proviene de los socios y los derechos de autor pertenecen a las partes correspondientes. No puede ser reproducido o utilizado sin consentimiento.

Parámetros y requisitos de instalación