Analyseur de gonflement de cellule in situ de batterie lithium-ion de laboratoire pour la R&D de batterie

Comportement de gonflement de la batterie lithium-ion (LIB)

Au cours du processus de charge et de décharge des batteries lithium-ion, à mesure que les ions lithium sont insérés et extraits dans l'électrode négative, les cellules se dilatent et se contractent;

Idéalement, l'insertion et l'extraction des ions lithium sont réversibles, mais dans le processus de cycle réel, il y aura toujours une partie du lithium qui ne peut pas être extraite de l'électrode négative ou des dépôts sur la surface de l'anode en tant que sous-produit insoluble pendant le cycle, résultant en swe irréversible ll fonctionnement de la cellule de batterie

Ou d'autres conséquences plus graves, telles que la déformation de la cellule de la batterie, la fragmentation des particules de matériau, la rupture du film SEI et la consommation d'électrolyte. Le comportement de gonflement de la batterie est devenu un indicateur important pour évaluer la fiabilité de la batterie. Au cours du processus de production, la taille des particules, le liant et la structure de la pièce polaire du matériau d'électrode négative doivent être optimisés à l'avance.

Le taux de gonflement théorique des matériaux d'anode à haute densité d'énergie de nouvelle génération, tels que le silicium et le lithium métal, est bien supérieur à celui des matériaux d'anode en graphite. Par conséquent, une évaluation précise et efficace du comportement de gonflement de la cellule de batterie peut guider efficacement la conception de l'installation du module de cellule de batterie pour assurer la sécurité sous le principe d'amélioration de l'utilisation de l'espace du module ;

D'autre part, SWE peut déterminer avec précision la fenêtre SOC au lithium de la cellule de batterie sous différents grossissements, la technologie de charge rapide pour la cellule de batterie, aidant les ingénieurs de conception de cellules à développer une technologie de charge rapide et à optimiser les stratégies de charge.

Comportement de gonflement de la batterie lithium-ion (LIB)

Démonter dif F érent—conditionnez les cellules et mesurez l'épaisseur de la cellule et des électrodes au micromètre ;

Jugement de la fenêtre de placage Li: à travers le démontage de la cellule complètement chargée pour juger de la précipitation du lithium sur l'électrode sur FA ce par inspection visuelle ;

Essai destructif ： Il s'agit d'un test destructif consommant des cellules, et il y a un risque de sécurité plus élevé et un coût de fonctionnement plus élevé car l'environnement sec et les professionnels sont nécessaires ;

Test hors site : Seules les données d'épaisseur sur plusieurs états spécifiques peuvent être acquises, le comportement de gonflement des cellules ne peut être décrit de manière systémique ;

Grand écart pour l'évaluation de la fenêtre de placage Li : tous les SOC et potentiels de placage au lithium ne peuvent pas être quantifié.

*Une partie des données provient des partenaires et les droits d'auteur appartiennent aux parties concernées. Il ne peut être reproduit ou utilisé sans consentement.

Comportement de gonflement de la batterie lithium-ion (LIB)

Système d'analyse de gonflement in situ ： avec la plate-forme automatique hautement stable et fiable, équipée d'un capteur de mesure d'épaisseur de haute précision et d'un capteur mécanique, il peut atteindre une stabilité à long terme et une détection précise de l'épaisseur des cellules et de la force de gonflement pour réaliser une évaluation des performances dans différentes conditions.

Modes de test multifonctions : les modes de test de pression constante et d'écart constant peuvent être réalisés pour la cellule, et les performances de la cellule dans des conditions de contrainte diflérentes peuvent être évaluées.

Contrôle de haute précision : la déformation de ~ 70 um sera générée par le test d'écart constant de la cellule par la pince traditionnelle, ce qui conduit à un test de force de gonflement inexact. Le système d'analyse de gonflement in situ SWE peut contrôler le changement d'espace dans ~ lum par modulation active et obtenir le changement précis de la force de gonflement de la cellule pendant le test.

Logiciel

Applications

* Développé avec CATL, la meilleure entreprise de batteries de puissance et autorisé exclusivement pour le brevet.

Cas d'application-évaluations de matériaux

1. Analyse du comportement de gonflement de différents matériaux d'anode

2. Analyse du comportement de gonflement de différents liants

* Deux types de batteries à matériau d'anode avec la même conception et la même capacité, dont l'épaisseur de gonflement à pleine charge et de gonflement irréversible de B est nettement supérieure à celle de A t qui peut être utilisé pour cribler et évaluer les matériaux d'anode de batterie avec des exigences de gonflement ;

* La différence de gonflement de trois cellules de matériau d'anode différentes peut être utilisée pour étudier le mécanisme de processus de gonflement in situ des matériaux d'anode pendant la charge et la décharge.

2. Analyse du comportement de gonflement de différents liants

Comparaison du gonflement de quatre batteries de matériaux de liant différents, le niveau de gonflement irréversible est le même, la principale différence réside dans l'épaisseur de gonflement à pleine charge à cycle unique, le liant C a le meilleur effet de suppression du gonflement et peut être utilisé pour l'évaluation et criblage de différents matériaux de liant.

Analyser le placage Li
1. Jugement non destructif de la fenêtre de placage Li

Par rapport à la courbe d'insertion li normale, la courbe de gonflement du placage Li atteint le point d'inflexion lorsqu'elle atteint la tension de placage li, en conséquence le taux de placage li précis, la tension et la fenêtre SOC seront acquis.

2.Application de la charge par étape

La tension d'analyse quantitative du lithium et la fenêtre SOC d'un certain taux d'analyse du lithium peuvent guider efficacement la technologie de charge rapide en cascade et réaliser une charge rapide sûre grâce au schéma de charge.

Application de la structure cellulaire

* Deux modèles sont utilisés pour évaluer le gonflement de différentes cellules d'anode, et la loi de comparaison est fondamentalement la même que A> C> B

* Parce que les deux côtés de l'enroulement sont liés, la contrainte de sertissage causée par le gonflement latéral s'accumule au milieu, de sorte que l'épaisseur augmente avec le cycle, et les quatre côtés de la stratification ne sont pas liés, de sorte que la contrainte de sertissage du groupe Une pièce polaire avec un gonflement latéral plus important est libérée au cours du cycle, et l'épaisseur diminue avec le cycle. (Anode simple face).

* Le gonflement in situ peut être utilisé pour analyser en profondeur l'influence du processus sur la contrainte et la déformation.

Conditions de traitement

1. Différentes conditions de pression

Batterie NCM523/graphite (3446106, capacité théorique 2400mAh)

Différentes conditions de pression constante (50N /5 00N/1000N)

Une augmentation appropriée de la pression peut réduire le taux de gonflement irréversible de la batterie ;

Pendant le processus de charge, les deux points d'inflexion de la courbe de gonflement correspondent aux deux pics de la courbe de capacité différentielle, indiquant que le gonflement de la batterie est lié à la transition de phase de désintercalation du lithium.

2. Différentes conditions de température

Batterie NCM523/graphite (3446106, capacité théorique 2400mAh)

Différentes conditions de température (0*C, 25°C, 45P, 60,C)

Lorsque la température passe de la température ambiante de 25°C à 45°C et 60°C, et lorsqu'elle descend de la température ambiante à 0°C, le gonflement irréversible de la cellule augmente. Cependant, les causes de gonflement irréversible peuvent être différentes dans des conditions de haute et de basse température.

3. Différentes conditions de stress

Batterie NCM523/graphite (3446106, capacité théorique 2400mAh)

Dans la gamme de 5000N, avec l'augmentation de la contrainte, la contrainte de gonflement de la cellule augmente progressivement, ce qui conduit à l'augmentation de la polarisation de la cellule et à la détérioration des performances dynamiques. Par conséquent, nous devons prêter attention à l'influence de la contrainte initiale dans la conception du garnissage de la cellule.

4. L'épaisseur et la contrainte changent pendant la charge-décharge

Batterie LCO/graphite (capacité théorique 2500mAh)

Test sous pression constante et mode d'écart constant

L'analyseur de gonflement en combinaison (SWE) a été utilisé pour surveiller les changements d'épaisseur de gonflement et de force de gonflement de la cellule flexible en mode pression constante et espacement constant. Il a été constaté que les courbes d'épaisseur de gonflement et de force de gonflement étaient liées à la transition de phase structurelle au cours du processus de charge-décharge. Cette méthode d'analyse en combinaison peut être utilisée par les chercheurs en lithium pour analyser le comportement de gonflement des cellules avec différents systèmes et processus de production, afin de concevoir des cellules avec de meilleures performances.

*Une partie des données provient des partenaires et les droits d'auteur appartiennent aux parties concernées. Il ne peut être reproduit ou utilisé sans consentement.

Paramètres et exigences d'installation