シリコン系負極電池材料のその場急速膨潤スクリーニングシステム

シリコン系負極電池材料のその場急速膨潤スクリーニングシステム

仕様

RSS シリーズのさまざまなモデル パラメータ

インストール要件

1. シリコン系陽極の膨張挙動測定の意義 

高い比容量 (4200mAh/g) や豊富な資源などの独自の利点により、シリコン (Si) アノードは、グラファイト アノードに取って代わり、次世代のリチウム イオン電池 (LIB) の主要なアノード材料になると期待されています。しかし、サイクルプロセス中のシリコン材料の急速な容量劣化は、その実用化を深刻に妨げました.これは、リチウムイオンのインターカレーションプロセス中のシリコンアノードの3倍以上の大きな体積膨張によるものであり、元の固体を破壊します.電解質界面 (SEI) がシリコン アノードの表面に形成されます。LIB のサイクル中、SEI は継続的に破壊および再生され、大量の電解液を消費し、容量が急速に低下します。したがって、

現在、シリコン材料の体積膨張を補償するために、研究者はしばしば複合技術 (「緩衝骨格」など) を使用しています。一般的な複合ルートには、シリコン - カーボン複合材、シリコン - ポリマー複合材、シリコンベースの合金複合材などがあります。シリコン - カーボン複合材料は比較的簡単で、これらの 2 つの要素をしっかりと組み合わせることができます。カーボン材料の高い安定性と導電性を、シリコン オン マテリアルの高い比容量と組み合わせているため、シリコン - カーボン アノードは、制御可能な範囲内での体積膨張だけでなく、LIB のエネルギー密度とサイクル寿命も向上させます。そのため、工業化に向けた最も有望なシリコンベースのアノードと見なされ、多くの注目を集めています。

複合技術はシリコンベースのアノードの体積膨張を緩和できますが、膨張の問題を根本的に解決することはまだできないことに注意してください。シリコンベースのアノードのシリコン含有量の増加に伴い、体積膨張もより顕著になります。したがって、充電および放電中のシリコンベースのアノードの体積膨張挙動を迅速に評価できれば、シリコンベースのアノードの研究および製造にとって大きな意義があります。

2. 従来の試験方法

3. シリコン系陽極のその場急速膨潤スクリーニングの導入

製品の特徴

シリコンベースのシステムの膨張厚さ変化のその場での特性評価。

複数のセルを同時にテストするための 4 チャネル。

モデルコインセル、スタックセル、パウチセルなど様々な構造のセルに対応。

ビジュアル操作インターフェース、ワンクリックでデータをエクスポート。

4. 申請

1. モデルコインセルのその場膨張試験:

セルパラメータ:コインフルコインセル(NCM811 / SiC)、容量約3mAh

実験パラメーター: 3 つの並列サンプル、充電と放電を 3 サイクル行い、これら 3 つの完全なコインセルの膨張厚さを同期的に記録します。

実験結果:

フルコインセルは充電/放電プロセスで膨張/収縮し、3サイクルの電圧曲線の転換点は厚さ膨張曲線の転換点と非常に一致しており、膨張厚さ曲線が体積変化を効果的に反映できることを示していますリチウムイオンのインターカレーション/デインターカレーションによって引き起こされる電極の。はわずか 0.6% であり、モデル コイン セルのサイクルの一貫性が良好であることを示しています。

注: COV (変動係数) = (標準偏差、シグマ) / (平均)

2.多層ラミネートセルのその場膨張試験：

セルパラメータ：多層スタックセル（NCM811 / SiC）、容量約400mAh。

実験パラメーター: 3 つの並列サンプル、0.1MPa の一定圧力での厚み膨張率の同期テスト

実験結果:

多層積層セルは充放電の過程で膨張・収縮し、3 並列サンプルの厚み膨張曲線は 2 サイクルとも良好な再現性を維持しています。最大膨張率は約 12.5% で、3 並列サンプルの膨張厚み COV はは 1.4% で、並列サンプル間の良好な一致を示しています。

3. パウチセルの現場膨張試験:

セルパラメータ：巻線構造の多層パウチセル（NCM811 / SiC）、容量約400mAh。

実験パラメータ: 0.1MPa の一定圧力での肉厚膨張率を同期的にテストします。

実験結果:

多層パウチセルは充電/放電プロセスで膨張/収縮し、3 つの平行サンプルの厚さ膨張曲線は 2 つのサイクルの両方で良好な再現性を維持します。パウチ セルが完全に充電されている場合、対応する最大膨張率は約 4.3% であり、3 つのバッテリー グループ間の膨張厚 COV は 1.9% であり、これら 3 つの並列サンプル間の一貫性を示しています。

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