電池研究開発用ラボ用リチウムイオン電池 In-Situ セル膨張分析装置

リチウムイオン電池(LIB)の膨張挙動

リチウムイオン電池の充電および放電プロセス中に、リチウムイオンが負極で挿入および抽出されると、セルが膨張および収縮します。

理想的には、リチウム イオンの挿入と抽出は可逆的ですが、実際のサイクル プロセスでは、負極から抽出できないリチウムの一部が常に存在します。サイクル、不可逆的なsweをもたらす ll バッテリーセルの

または、バッテリー セルの変形、材料粒子の破砕、SEI フィルムの破裂、電解液の消費など、その他のより深刻な結果を招きます。電池の膨潤挙動は、電池の信頼性を評価するための重要な指標となっています。製造工程では、負極材料の粒子サイズ、バインダー、極片構造を事前に最適化する必要があります。

シリコンやリチウム金属などの次世代の高エネルギー密度アノード材料の理論的な膨潤比は、グラファイトアノード材料のそれよりもはるかに大きくなります。したがって、バッテリーセルの膨張挙動の正確かつ効果的な評価は、バッテリーセルモジュールの設置設計を効果的に導き、モジュールスペースの利用を改善するという前提の下で安全を確保することができます。

一方、SWEは、さまざまな倍率でバッテリーセルのリチウムSOCウィンドウを正確に決定し、バッテリーセルの急速充電技術を提供し、セル設計エンジニアが急速充電技術を開発し、充電戦略を最適化するのに役立ちます。

リチウムイオン電池(LIB)の膨張挙動

逆アセンブル へ erent - セルを調整し、セルと電極の厚さをマイクロメートル単位で測定します。

リチウムめっきウィンドウ 判定: 満充電状態のセルを分解し、電極表面のリチウム析出を判定 ファ 目視検査による ce;

破壊試験 ： 細胞を消費する破壊試験であり、乾燥した環境と専門家が必要なため、安全上のリスクと運用コストが高くなります。

非現場試験: いくつかの特定の状態の厚さデータのみを取得できます。細胞の膨張挙動を体系的に説明することはできません。

リチウム メッキ ウィンドウ評価の大きな偏差: すべてのリチウム メッキ SOC と異なるレートでの可能性があるわけではありません。 定量化。

※データの一部は提携先からのものであり、著作権は関係者に帰属します。無断で転載・使用することはできません。

リチウムイオン電池(LIB)の膨張挙動

その場膨潤解析システム ： 高精度の厚さ測定センサーと機械的センサーを備えた、安定性と信頼性の高い自動プラットフォームにより、長期安定性と、細胞の厚さと膨張力の正確な検出を実現し、さまざまな条件下での性能評価を実現できます。

多機能試験モード : セルに対して定圧および定ギャップ試験モードを実現でき、さまざまな応力条件下でのセルの性能を評価できます。

高精度制御：従来のクランプによるセルの一定ギャップ試験では、〜70umの変形が発生し、不正確な膨張力試験につながります。 SWE in-situ膨潤解析システムは、アクティブ変調によりμm内のギャップ変化を制御し、試験中の細胞の正確な膨潤力変化を得ることができます。

ソフトウェア

アプリケーション

*パワーバッテリーのトップ企業であるCATL社と共同開発し、独占的に特許を取得しました。

適用事例－材料評価

1.各種負極材の膨潤挙動解析

2.各種バインダーの膨潤挙動解析

* 同一設計・容量の2種類の負極材電池のうち、Bの満充電膨張と不可逆膨張の厚みがAのそれよりも大幅に大きい t これは、膨張要件を持つバッテリーアノード材料のスクリーニングと評価に使用できます。

* 3 つの異なるアノード材料セルの膨潤の違いを使用して、充放電中のアノード材料のその場での膨潤プロセス メカニズムを研究できます。

2.各種バインダーの膨潤挙動解析

4つの異なるバインダー材料電池の膨潤の比較、不可逆的な膨潤のレベルは同じ、主な違いは1サイクルの満充電の膨潤厚さにあり、バインダーCが最も膨潤抑制効果が高く、評価および評価に使用できますさまざまなバインダー材料のスクリーニング。

リチウムめっき分析
1.非破壊Liめっき窓判定

通常のリチウム挿入曲線と比較して、リチウムめっき電圧に達すると、リチウムめっき膨潤曲線は変曲点に達します。したがって、正確なリチウムめっき速度、電圧、S O C ウィンドウが得られます。

2.ステップチャージの適用

定量的なリチウム分析電圧と特定のリチウム分析率のSOCウィンドウは、カスケード急速充電技術を効果的に導き、充電スキームを通じて安全な急速充電を実現できます。

細胞構造の応用

* 異なる陽極セルの膨張を評価するために 2 つのモデルが使用され、比較法則は基本的に A > と同じです。 C> B.

* 巻線の両側が拘束されているため、横方向の膨張による圧着応力が中央に蓄積され、サイクルとともに厚さが増加し、ラミネートの4つの側面が拘束されていないため、グループの圧着応力横方向の膨らみが大きい磁極片は、サイクル中に解放され、厚さはサイクルとともに減少します。 (片面陽極)。

* In-situ Swelling は、プロセスが応力とひずみに与える影響を深く分析するために使用できます。

プロセス条件

1.差圧条件

NCM523/グラファイトバッテリー(3446106、理論容量2400mAh)

異なる定圧条件 (50N /5 00N/1000N)

圧力を適切に上げると、バッテリーの不可逆的な膨張率を減らすことができます。

充電プロセス中、膨潤曲線の 2 つの変曲点は微分容量曲線の 2 つのピークに対応しており、電池の膨潤がリチウムの脱インターカレーションの相転移に関連していることを示しています。

2.温度条件の違い

NCM523/グラファイトバッテリー(3446106、理論容量2400mAh)

異なる温度条件 (0*C、25°C、45P、60、C)

室温25℃から45℃、60℃に温度が上昇すると、室温から0℃に温度が下がると、細胞の不可逆的な膨潤が増大します。ただし、不可逆的な膨潤の原因は、高温と低温の条件下では異なる場合があります。

3.異なるストレス条件

NCM523/グラファイトバッテリー(3446106、理論容量2400mAh)

5000Nの範囲では、応力の増加に伴い、セルの膨張応力が徐々に増加し、セルの分極が増加し、動的性能が低下します。したがって、セルパッキンの設計では初期応力の影響に注意する必要があります。

4.充放電時の厚みと応力変化

LCO/グラファイトバッテリー（理論容量2500mAh）

定圧・定ギャップモードでの試験

スーツ内膨潤アナライザー(SWE)を使用して,定圧および定ギャップモードでのフレキシブルセルの膨潤厚さおよび膨潤力の変化をモニターした。膨潤厚さと膨潤力の曲線は、充放電プロセス中の構造相転移に関連していることがわかりました。リチウム研究者は、このスーツ内分析法を使用して、さまざまなシステムや製造プロセスでセルの膨張挙動を分析し、より優れた性能のセルを設計できます。

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パラメータとインストール要件