배터리 R&D용 실험실 리튬 이온 배터리 In-Situ 셀 팽윤 분석기

리튬 이온 전지(LIB)의 팽윤 거동

리튬 이온 배터리의 충전 및 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에 삽입 및 추출됨에 따라 셀이 팽창 및 수축됩니다.

이상적으로는 리튬 이온의 삽입과 추출은 가역적이지만 실제 사이클 공정에서는 항상 음극에서 추출할 수 없는 리튬의 일부 또는 불용성 부산물로 양극 표면에 침전됩니다. 돌이킬 수 없는 swe를 초래하는 주기 ll 배터리 셀의 잉

또는 배터리 셀의 변형, 물질 입자의 파편화, SEI 필름의 파열, 전해질의 소모와 같은 다른 더 심각한 결과를 초래합니다. 배터리의 팽창 거동은 배터리의 신뢰성을 평가하는 중요한 지표가 되었습니다. 생산 과정에서 음극재의 입자 크기, 바인더, 폴 피스 구조 등을 미리 최적화해야 한다.

실리콘, 리튬 메탈 등 차세대 고에너지 밀도 음극 소재의 이론적 팽윤율은 흑연계 음극 소재보다 훨씬 크다. 따라서 배터리 셀의 팽윤 거동에 대한 정확하고 효과적인 평가는 배터리 셀 모듈의 설치 설계를 효과적으로 안내하여 모듈 공간 활용도 향상을 전제로 안전을 보장할 수 있습니다.

한편 SWE는 다양한 배율, 배터리 셀의 고속 충전 기술에서 배터리 셀의 리튬 SOC 창을 정확하게 결정할 수 있어 셀 설계 엔지니어가 고속 충전 기술을 개발하고 충전 전략을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

리튬 이온 전지(LIB)의 팽윤 거동

디어셈블 에프 erent - 셀을 컨디셔닝하고 셀과 전극의 두께를 마이크로미터로 측정합니다.

Li 도금 창 판단: 완전히 충전된 셀의 분해를 통해 전극 표면의 리튬 석출을 판단합니다. 파 육안 검사에 의한 CE;

파괴적인 테스트 ： 세포소모파괴시험으로 건조한 환경과 전문인력이 필요하기 때문에 안전상의 위험이 높고 작업비용이 높다.

Non-in-site Test: 몇 가지 특정 상태에 대한 두께 데이터만 얻을 수 있으며 세포의 팽윤 거동을 체계적으로 설명할 수 없습니다.

Li 도금 윈도우 평가를 위한 큰 편차: 모든 리튬 도금 SOC와 다른 속도의 전위가 정량화.

*데이터의 일부는 협력사에서 가져왔으며, 저작권은 해당 당사자에게 있습니다. 무단복제 및 사용을 금합니다.

리튬 이온 전지(LIB)의 팽윤 거동

현장 팽윤 분석 시스템 ： 고정밀 두께 측정 센서와 기계식 센서가 장착된 매우 안정적이고 신뢰할 수 있는 자동 플랫폼을 통해 장기 안정성과 셀 두께 및 팽윤력의 정확한 감지를 달성하여 다양한 조건에서 성능 평가를 실현할 수 있습니다.

다기능 테스트 모드: 셀에 대해 일정한 압력 및 일정한 갭 테스트 모드를 실현할 수 있으며 다양한 스트레스 조건에서 셀의 성능을 평가할 수 있습니다.

고정밀 제어: 기존 클램프에 의한 셀의 일정한 갭 테스트에 의해 ~70um의 변형이 발생하여 부정확한 팽윤력 테스트로 이어집니다. SWE in-situ 팽윤 분석 시스템은 능동 변조를 통해 ~lum 내에서 갭 변화를 제어할 수 있으며 테스트 중에 세포의 정확한 팽윤력 변화를 얻을 수 있습니다.

소프트웨어

애플리케이션

*최고의 파워 배터리 회사인 CATL과 공동으로 개발하여 독점 특허권을 부여받았습니다.

적용 사례-재료 평가

1. 음극재 종류별 Swelling 거동 분석

2. 바인더별 팽윤 거동 분석

* 동일한 설계 및 용량의 양극재 전지 2종 중 만충전 팽윤 및 비가역 팽윤 두께는 B가 A에 비해 월등히 큼 티 팽창 요구 사항이 있는 배터리 양극 재료를 스크리닝하고 평가하는 데 사용할 수 있습니다.

* 3가지 다른 양극 물질 셀의 팽윤 차이는 충전 및 방전 동안 양극 물질의 제자리 팽윤 과정 메커니즘을 연구하는 데 사용될 수 있습니다.

2. 바인더별 팽윤 거동 분석

4가지 다른 바인더 재료 ​​배터리의 팽윤 비교, 불가역적 팽윤 수준은 동일하고 주요 차이점은 단일 사이클 완전 충전 팽윤 두께에 있으며, 바인더 C는 팽윤 억제 효과가 가장 우수하며 평가에 사용할 수 있습니다. 다양한 바인더 재료의 스크리닝.

리튬 도금 분석
1. 비파괴 Li도금 윈도우 판정

정상적인 리튬 삽입 곡선과 비교할 때 Li 도금 팽창 곡선은 리튬 도금 전압에 도달할 때 변곡점에 도달하므로 정확한 리튬 도금 속도, 전압 및 SOC 창을 얻을 수 있습니다.

2.단계요금 적용

특정 리튬 분석 속도의 정량적 리튬 분석 전압 및 SOC 창은 캐스케이드 급속 충전 기술을 효과적으로 안내하고 충전 방식을 통해 안전한 고속 충전을 실현할 수 있습니다.

셀 구조의 적용

* 서로 다른 양극 셀의 팽창을 평가하기 위해 두 가지 모델이 사용되며 비교 법칙은 기본적으로 A> C> 비.

* 권선의 양면이 결속되어 있기 때문에 측면 팽윤으로 인한 압착 응력이 중간에 축적되어 주기에 따라 두께가 증가하고 라미네이션의 4면이 결속되지 않아 그룹의 압착 응력이 발생합니다. 더 큰 측면 팽창이 있는 폴 피스가 사이클 중에 풀리고 사이클과 함께 두께가 감소합니다. (단면 양극).

* In-situ Swelling은 공정이 응력과 변형에 미치는 영향을 심층적으로 분석하는 데 사용할 수 있습니다.

공정 조건

1. 다른 압력 조건

NCM523/흑연 배터리(3446106, 이론 용량 2400mAh)

다양한 정압 조건(50N /5 00N/1000N)

압력을 적절하게 높이면 배터리의 돌이킬 수 없는 팽창 비율을 줄일 수 있습니다.

충전 과정에서 팽창 곡선의 두 변곡점은 미분 용량 곡선의 두 피크에 해당하며, 이는 배터리 팽창이 리튬 탈인터칼레이션의 상전이와 관련이 있음을 나타냅니다.

2. 다른 온도 조건

NCM523/흑연 배터리(3446106, 이론 용량 2400mAh)

다양한 온도 조건(0*C, 25°C, 45P, 60,C)

온도가 상온 25°C에서 45°C, 60°C로 올라가면, 상온에서 0°C로 떨어지면 세포의 비가역적 팽윤이 증가한다. 그러나 돌이킬 수 없는 팽윤의 원인은 고온 조건과 저온 조건에서 다를 수 있습니다.

3. 다른 스트레스 조건

NCM523/흑연 배터리(3446106, 이론 용량 2400mAh)

5000N 범위에서 응력이 증가함에 따라 셀의 팽창 응력이 점차 증가하여 셀의 분극이 증가하고 동적 성능이 저하됩니다. 따라서 셀 패킹 설계 시 초기 응력의 영향에 주의를 기울여야 합니다.

4.충방전 시 두께 및 응력 변화

LCO/흑연 배터리(이론 용량 2500mAh)

일정한 압력 및 일정한 간격 모드에서 테스트

In-suit 팽윤 분석기(SWE)를 사용하여 일정한 압력 및 일정한 간격 모드에서 유연한 셀의 팽윤 두께 및 팽윤력의 변화를 모니터링했습니다. 팽윤 두께와 팽윤력 곡선은 충방전 과정에서 구조적 상전이와 관련이 있음을 알 수 있었다. 이 적합한 분석 방법은 리튬 연구원이 다른 시스템 및 생산 공정으로 셀의 팽윤 거동을 분석하여 더 나은 성능을 가진 셀을 설계하는 데 사용할 수 있습니다.

*데이터의 일부는 협력사에서 가져왔으며, 저작권은 해당 당사자에게 있습니다. 무단복제 및 사용을 금합니다.

매개변수 및 설치 요구사항