Como melhorar a densidade de capacidade das células?
Melhorar a densidade de energia das baterias (limitada à capacidade das baterias) é a primeira prioridade no projeto de baterias.
Se a capacidade não for suficiente, não importa quão baixo seja o preço unitário, quão bom seja o ciclo e quão alta seja a segurança, a bateria que é fabricada pode não estar interessada. Então, como podemos melhorar a densidade de energia da bateria? Pode ser considerado sob vários aspectos:
1. Aumentar o desempenho dos materiais que contribuem para a capacidade da bateria;
2. Reduzir o volume de materiais que não contribuem para a capacidade da bateria;
3. Use equipamentos de produção mais avançados;
4. Melhorar as condições do processo de fabricação e realizar um monitoramento mais rigoroso da produção;
5. Otimizar os diversos itens que afetam a capacidade;
Let's start to discuss the categories separately:
1. Aumente o desempenho de materiais que contribuem para a capacidade da bateria: Isso é principalmente para materiais ativos positivos e negativos, que é o método mais direto para aumentar a densidade da capacidade. As principais direções incluem:
①Use larger materials: such as lithium-rich materials for positive electrodes, high-voltage ternary materials, high-voltage lithium cobalt oxide materials, binary materials, etc.; soft carbon and hard carbon for negative electrodes, silicon-tin-based compounds, etc.
② Use positive and negative materials with higher compaction density.
③ Use active substances with better adhesiveness and conductivity: This can reduce the content of adhesives and conductive agents in the dressing, thereby increasing the capacity of the dressing per unit mass; in addition, the amount of adhesives and conductive agents is reduced. Processing properties such as compaction of the active material of the material can also be improved.
④ Use materials with smaller thickness rebound: after the lithium-ion battery is cycled, the thickness will rebound to a certain extent; the design needs to reserve the rebound thickness after the cycle; and when using materials with a smaller thickness rebound (according to what we have seen so far) See, these materials are also materials with good cycle performance), you can transfer the saved space for thickness rebound to the design thickness of the cell, thereby increasing the design capacity of the cell.
⑤Choose a material system with better performance: a single "good positive electrode", "good negative electrode" and "good electrolyte" together cannot guarantee a "good battery". The combination of materials with poor matching will not only reduce the cycle performance of the battery, but may also affect the rate performance and even the performance of the positive and negative electrodes. Similarly, when the material matching is better, the performance, cycle, and expansion rate of the battery will be affected. The performance may be improved.
Com a crescente maturidade da tecnologia de material de bateria de-íon de lítio, o potencial do óxido de cobalto de lítio comum e grafite quase atingiu seu limite. No futuro, se outros sistemas maduros puderem ser produzidos, isso terá um impacto revolucionário na melhoria da densidade de energia das baterias de-íon de lítio!
2. Reduzir o volume de materiais que não contribuem para a capacidade da bateria: Este item é mais complicado, incluindo principalmente: usar filme plástico de alumínio-mais fino, usar separador de bateria mais fino, usar abas mais finas e usar folha de cobre mais fina e papel alumínio, use fita transparente mais fina, etc.
It can be seen that the improvement in this area is basically based on "thin". Under the limited volume, the reduction of the volume of the aluminum-plastic film, diaphragm, etc., which does not directly contribute to the capacity, means the increase of chemical substances that can provide capacity, thereby increasing the capacity of the cell.
No entanto, quando esses materiais são mais finos, sua resistência mecânica e desempenho de segurança serão afetados; por um lado, o fabricante de material auxiliar precisa ser capaz de reduzir o volume sem reduzir basicamente o desempenho do material; por outro lado, o fabricante da célula da bateria precisa alterar o processo, os parâmetros de fabricação e até mesmo o equipamento (por exemplo, folha de alumínio mais fina significa maior coeficiente de alongamento do rolo e maior probabilidade de fragmentação durante o revestimento e prensagem do rolo; diafragma mais fino tem maior risco de curto taxa de circuito; plástico de alumínio mais fino A membrana é mais propensa a quebra de pinos; abas mais finas reduzirão a capacidade de taxa da bateria, etc.).
A substituição desses materiais mais finos requer muita certificação da fábrica de baterias. Se o número de produção experimental for muito pequeno, é impossível obter dados estatísticos com precisão. Se o problema for muito grande, causará desperdício. Comparado com a melhoria do desempenho das substâncias ativas, a redução do teor de substâncias inativas parece ter mais ideias, e os aspectos envolvidos são igualmente amplos.
3. Use equipamentos de produção mais avançados: equipamentos avançados são principalmente para melhorar a consistência da produção, reduzir a flutuação da produção e, em seguida, aumentar o valor mínimo sem alterar o valor médio e determinar a qualidade de um lote de células, precisamente é o valor mínimo levantado aqui. Veja os dois exemplos a seguir:
①When the coating tolerance of the coating machine is smaller, the minimum capacity/design capacity can be increased. If the customer has a requirement for the minimum capacity, it is equivalent to increasing the minimum capacity when the design capacity is unchanged, that is to say The capacity of the battery cell evaluated to the customer is improved; at the same time, the coating deviation of the positive and negative electrodes is reduced. After considering the factors such as the first efficiency and the capacity decay after the cycle, the excess of the designed negative electrode can be appropriately reduced, so that the battery has more positive electrodes material, which is equivalent to having more capacity.
② When the accuracy of the rolling machine is improved, due to the reduction of the actual rolling error, the design compaction can be closer to the maximum compaction of the material, thereby increasing the design capacity and the capacity of the battery cell; rolling out the pole piece The thickness of the battery is more consistent, which is equivalent to increasing the consistency of the thickness of the cell, and then a smaller maxTHK-designTHK can be selected in the design, thereby improving the design capacity (width of slitting knife, width of tape measure, accuracy of sub-capacity cabinet) It is similar to this, and will not be repeated).
4. Melhorar as condições de produção e realizar um monitoramento mais rigoroso da produção. Há muito conhecimento em controle de produção, para listar um ou dois:
①Reduce the sequence time after rolling to before winding: This can reduce the thickness rebound of the pole piece, so as to better control the thickness of the cell. If the thickness of the cell is significantly lower than the maximum thickness, the design thickness can be appropriately increased, thereby increasing the design capacity of the cell.
② Stabilize the temperature of the separation room: The temperature has a great influence on the capacity of the cells. The low temperature may cause the cells with the qualified capacity to be transferred to the secondary capacity as low capacity, thereby wasting resources. Poor cells are shipped as qualified products.
Assim como no princípio da pranchinha, a capacidade de um lote de células é calculada pelo menor valor das células enviadas, e a espessura de um lote de células é calculada pela espessura máxima das células enviadas. No setor- intensivo em mão de obra de nosso país, a operação humana tem um impacto particularmente importante na qualidade dos produtos. Na produção, se o operador e o pessoal de qualidade puderem minimizar o erro da operação humana e reduzir a flutuação durante a produção, é equivalente a aumentar o comprimento da prancha mais curta no barril, aumentando assim a capacidade da bateria e reduzindo o número de baterias. espessura de.
5. Otimize os itens diversos que afetam a capacidade da célula.
Quando a célula totalmente carregada é desmontada, o corpo principal do eletrodo negativo deve ser uniforme e amarelo dourado perfeito. No entanto, quando há problemas com operação humana, materiais, equipamentos e até mesmo design, várias falhas menores, como: deposição de lítio no primeiro círculo do eletrodo negativo do núcleo do enrolamento, deposição de lítio no diafragma enrugado, densidade irregular do filme na cauda dos eletrodos positivo e negativo durante o revestimento. Aguarde o problema aparecer. Do ponto de vista da capacidade, é provável que a precipitação de lítio cause uma baixa capacidade; se situações semelhantes puderem ser evitadas, equivale a aumentar a capacidade das células; se tais situações não puderem ser evitadas, é necessário prever sua ocorrência com mais precisão pelo projeto A probabilidade e o tamanho do possível impacto, de modo a evitar que algumas células sejam sucateadas devido a problemas que poderiam ter sido previstos.
