Hoe de capaciteitsdichtheid van cellen te verbeteren?
Het verbeteren van de energiedichtheid van batterijen (beperkt tot batterijen) is de eerste prioriteit bij het ontwerpen van batterijen.
Als de capaciteit niet genoeg is, hoe laag de eenheidsprijs ook is, hoe goed de cyclus is en hoe hoog de veiligheid is, is de batterij die wordt gemaakt misschien niet geïnteresseerd. Dus hoe kunnen we de energiedichtheid van de batterij verbeteren? Het kan vanuit verschillende aspecten worden bekeken:
1. Verhoog de prestaties van materialen die bijdragen aan de batterijcapaciteit;
2. Verminder het volume van materialen die niet bijdragen aan de batterijcapaciteit;
3. Gebruik meer geavanceerde productieapparatuur;
4. Verbeter de omstandigheden van het productieproces en voer een striktere productiecontrole uit;
5. Optimaliseer de diverse items die de capaciteit beïnvloeden;
Let's start to discuss the categories separately:
1. Verhoog de prestaties van materialen die bijdragen aan de batterijcapaciteit: dit is voornamelijk voor positieve en negatieve actieve materialen, wat de meest directe methode is om de capaciteitsdichtheid te verhogen. De belangrijkste richtingen zijn onder meer:
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.
Met de toenemende volwassenheid van de materiaaltechnologie voor lithium-ion-batterijen, heeft het potentieel van gewone lithium-kobaltoxide en grafiet bijna zijn limiet bereikt. Als in de toekomst andere volwassen systemen kunnen worden geproduceerd, zal dit een revolutionaire impact hebben op de verbetering van de energiedichtheid van lithium-ion-batterijen!
2. Verminder het volume van materialen die niet bijdragen aan de batterijcapaciteit: dit item is ingewikkelder en omvat voornamelijk: dunnere aluminium-plastic folie gebruiken, dunnere batterijscheider gebruiken, dunnere lipjes gebruiken en dunnere koperfolie gebruiken en aluminiumfolie, gebruik dunnere transparante tape, enz.
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.
Wanneer deze materialen echter dunner zijn, worden hun mechanische sterkte en veiligheidsprestaties aangetast; aan de ene kant moet de fabrikant van hulpmateriaal het volume kunnen verminderen zonder de materiaalprestaties fundamenteel te verminderen; aan de andere kant moet de fabrikant van de batterijcel het proces, de fabricageparameters en zelfs de apparatuur veranderen (dunnere aluminiumfolie betekent bijvoorbeeld een hogere rolrekcoëfficiënt en een grotere kans op fragmentatie tijdens het coaten en het persen van de wals; dunner diafragma heeft een hoger risico op kortsluiting circuitsnelheid; dunner aluminium plastic Het membraan is gevoeliger voor pinbreuk; dunnere lipjes verminderen de snelheid van de batterij, enz.).
Het vervangen van deze dunnere materialen vereist veel certificering van de batterijfabriek. Als het aantal proefproducties te klein is, is het onmogelijk om nauwkeurige statistische gegevens te verkrijgen. Als het probleem te groot is, veroorzaakt het verspilling. Vergeleken met het verbeteren van de prestaties van werkzame stoffen lijkt het verminderen van het gehalte aan inactieve stoffen meer ideeën te hebben, en de aspecten die daarbij komen kijken zijn even breed.
3. Gebruik meer geavanceerde productieapparatuur: geavanceerde apparatuur is voornamelijk bedoeld om de consistentie van de productie te verbeteren, de productiefluctuatie te verminderen en vervolgens de minimumwaarde te verhogen zonder de gemiddelde waarde te veranderen, en de kwaliteit van een batch cellen te bepalen, precies is de minimale waarde die hier wordt verhoogd. Neem de volgende twee voorbeelden:
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. Verbeter de productieomstandigheden en voer een strengere productiecontrole uit. Er is veel kennis op het gebied van productiecontrole, om er een of twee te noemen:
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.
Net als bij het shortboard-principe wordt de capaciteit van een batch cellen berekend door de laagste waarde van de verzonden cellen en wordt de dikte van een batch cellen berekend door de maximale dikte van de verzonden cellen. In de arbeidsintensieve-intensieve industrie van ons land heeft vooral menselijk handelen een belangrijke invloed op de kwaliteit van producten. In de productie, als de operator en het kwaliteitspersoneel de fout van menselijke bediening kunnen minimaliseren en de fluctuatie tijdens de productie kunnen verminderen, komt dit overeen met het vergroten van de lengte van de kortste plank in het vat, waardoor de capaciteit van de batterij wordt vergroot en het aantal batterijen. dikte van.
5. Optimaliseer de diverse items die de celcapaciteit beïnvloeden.
Wanneer de volledig geladen cel wordt gedemonteerd, moet het hoofdgedeelte van de negatieve elektrode uniform en perfect goudgeel zijn. Wanneer er echter problemen zijn met menselijke bediening, materialen, apparatuur en zelfs ontwerp, verschillende kleine fouten zoals: lithiumafzetting in de eerste cirkel van de negatieve elektrode van de wikkelkern, lithiumafzetting in het gerimpelde diafragma, ongelijke dichtheid van de film aan de staart van de positieve en negatieve elektroden tijdens het coaten. Wacht tot het probleem zich voordoet. Vanuit het perspectief van capaciteit zal lithiumneerslag waarschijnlijk een lage capaciteit veroorzaken; als soortgelijke situaties kunnen worden vermeden, staat dit gelijk aan het vergroten van de capaciteit van de cellen; als dergelijke situaties niet kunnen worden vermeden, is het noodzakelijk om het optreden ervan nauwkeuriger te voorspellen door ontwerp. De waarschijnlijkheid en de omvang van de mogelijke impact, om te voorkomen dat sommige cellen worden gesloopt vanwege problemen die hadden kunnen worden voorspeld.
