Описание
Значение измерения поведения анода на основе кремния при расширении
Благодаря своим уникальным преимуществам, таким как высокая удельная емкость (4200 мАч/г) и богатые ресурсы, ожидается, что кремниевый (Si) анод заменит графитовый анод и станет основным анодным материалом для следующего поколения литий-ионных батарей (ЛИБ). Однако быстрое снижение емкости кремниевых материалов в процессе циклирования серьезно препятствует их практическому применению. Это связано с большим объемным расширением кремниевого анода более чем в три раза в процессе интеркаляции ионов лития, что разрушает исходный твердотельный электролитный межфазный слой (SEI), образованный на поверхности кремниевых анодов. В процессе циклирования ЛИБ SEI постоянно разрушается и восстанавливается, что приводит к большому расходу электролита и быстрому снижению емкости. Поэтому крайне важно решить проблемы, вызванные объемным расширением кремниевого анода.
В настоящее время исследователи часто используют композитные технологии (например, «буферный каркас») для компенсации объемного расширения кремниевых материалов. К распространенным методам создания композитов относятся кремний-углеродные композиты, кремний-полимерные композиты, композиты на основе кремниевых сплавов и т.д. Кремний-углеродные композиты относительно просты в изготовлении, и эти два элемента также могут быть тесно связаны. Благодаря сочетанию высокой стабильности и проводимости углеродных материалов с высокой удельной емкостью кремниевых материалов, кремний-углеродные аноды могут не только эффективно подавлять объемное расширение в контролируемом диапазоне, но и увеличивать плотность энергии и срок службы литий-ионных аккумуляторов. Таким образом, они считаются наиболее перспективными кремниевыми анодами для промышленного применения и привлекают к себе большое внимание.
Стоит отметить, что, хотя композитная технология может уменьшить объемное расширение кремниевых анодов, она все еще не может принципиально решить проблему расширения. С увеличением содержания кремния в кремниевом аноде объемное расширение также становится более значительным. Поэтому для исследований и производства кремниевых анодов крайне важно иметь возможность быстро оценивать поведение объемного расширения кремниевых анодов во время зарядки и разрядки.
Характеристики:
Измерение изменения толщины расширения кремниевой системы непосредственно в процессе эксплуатации
Четырехканальный интерфейс для одновременного тестирования нескольких ячеек
Подходит для ячеек различной структуры: модельные дисковые ячейки, многоярусные ячейки и ячейки в виде пакетов и т. д.
Визуальный интерфейс управления, экспорт данных одним нажатием кнопки
Типы моделей:
IE0501
IE0502
IE0503
IE0504
Количество каналов:
4
4
Режим контроля давления:
По весу
По сервомотору
Диапазон давления:
0,5 кг/1 кг/5 кг
(Настраивается в соответствии с потребностями заказчика)
1~100 кг
Разрешение/точность измерения давления:
±0,01 кг
0,1 кг/±0,3% от полной шкалы
Диапазон толщины
±5 мм
±5 мм
±5 мм
±5 мм
Разрешение/точность измерения толщины
0,1 мкм/±1 мкм
0,01 мкм/±0,1 мкм
0,1 мкм/±1 мкм
0,01 мкм/±0,1 мкм
Систематическая погрешность
≤3%
≤3%
≤3%
≤3%
Максимальный размер элемента
60*90*4 мм (может быть изготовлен на заказ в соответствии с конкретными потребностями)
Примеры:
1. Тест на расширение модельного дискового элемента:
Параметры элемента: Дисковый элемент (NCM811/SiC) емкостью около 3 мАч;
Параметры эксперимента: Три параллельных образца, зарядка и разрядка в течение трех циклов, синхронная запись толщины расширения этих трех дисковых элементов.
Результаты эксперимента:
Полностью дисковый элемент расширяется/сжимается в процессе заряда/разряда, а точка перегиба кривой напряжения в трех циклах в значительной степени совпадает с точкой перегиба кривой расширения по толщине, что указывает на то, что кривая расширения по толщине эффективно отражает изменение объема электродов, вызванное интеркаляцией/деинтеркаляцией ионов лития. Разница составила всего 0,6%, что свидетельствует о хорошей циклической стабильности модельного дискового элемента.
Примечание: COV (коэффициент вариации) = (стандартное отклонение, сигма) / (среднее значение)
2. Тест на расширение многослойных ламинированных элементов in situ:
Параметры элемента: Многослойный элемент (NCM811 / SiC) емкостью около 400 мАч;
Экспериментальные параметры: Три параллельных образца, синхронное тестирование коэффициента расширения по толщине при постоянном давлении 0,1 МПа.
Результат эксперимента:
Многослойная ячейка расширяется/сжимается в процессе заряда/разряда, и кривые расширения по толщине трех параллельных образцов демонстрируют хорошую повторяемость в обоих циклах. Максимальный коэффициент расширения составляет около 12,5%, а коэффициент вариации расширения по толщине трех параллельных образцов составляет 1,4%, что указывает на хорошее соответствие между параллельными образцами.
3. Тестирование расширения пакетной ячейки in situ:
Параметры ячейки: Многослойная пакетная ячейка с намоточной структурой (NCM811 / SiC), емкость около 400 мАч;
Экспериментальные параметры: синхронное тестирование коэффициента расширения по толщине при постоянном давлении 0,1 МПа.
Результат эксперимента:
Многослойная пакетная ячейка расширяется/сжимается в процессе заряда/разряда, и кривые расширения по толщине трех параллельных образцов демонстрируют хорошую повторяемость в обоих циклах. Когда элемент в пакете полностью заряжен, соответствующий максимальный коэффициент расширения составляет около 4,3%, а коэффициент вариации толщины расширения между тремя группами батарей составляет 1,9%, что указывает на согласованность результатов между этими тремя параллельными образцами.
При наличии дополнительных параметров, указывайте их в комментарии к заказу: #VALUE!
