-
产品详情
1,涂炭箔材的概念
如图 1 涂炭箔就是在铝或铜集流体上把 binder 和导电材料(CB,CNT 或者石墨烯类) 涂覆,厚 度在 1um ,用来降低电池阻抗,增强涂层粘结强度(减小粘结剂导电剂的使用量) ,提高电池 的循环寿命,同时提高集流体的抗氧化能力的一种复合箔材。
在 LFP 动力电池中比较常见,今天基于苏州乾鼎利电子科技有限公司的涂炭铝箔,我们一起看下涂炭箔 材的具体性能表现如何。
图 1 箔材的结构和表面形貌
2,对阻抗性能的影响
我们先认识下电池的内阻组成:
总的来说内阻来源于两大部分,电子阻抗和离子阻抗。这其中电子阻抗又来源于两部分,材料本 身的阻抗(Material resistance)和材料间接触的阻抗(Interface resistance)如图 2 所示。
图 2 电池的内阻构成
那么常规 LFP 电极的材料阻抗和接触阻抗分别是多少呢?
通过极片电阻测试仪(HIOKI E.E. CORPORATION)可以得到如下数据: 面密度 150 ,压实 2.0 的情况下界面接触阻抗内阻最少是材料本身阻抗的十倍以上,高了至少一个数量级。使用涂炭铝 箔后使之至少降低了一个数量级,而且 DCR 有很明显的减小。
图 3 LFP 电极常规和涂炭铝箔的阻抗对比
对于充放电倍率的改善如下数据所示,高倍率下涂炭铝箔有非常明显的优势。
图 4 涂炭铝箔充放电倍率对比
3,对成本方面的影响
从成本的角度去看涂炭铝箔的优势主要表现在两个方面: 首先是在提高涂布面密度上,可以节省 各个材料等消耗,其次是在提高涂布速度上很有优势,往往提高涂布速度后造成的不良影响主要 是导电剂,粘结剂的上浮引起的剥离强度下降以及辊轧粘附的问题,下面是实验证明。
图 5 不同速度下导电剂和粘接剂的分布示意图
图 5 不同面密度,固含量和 loading 下的对比
从以上数据可以看出,使用涂炭铝箔减少 binder 和 CB 的添加量,提高剥离力,固含量和面密度 有很大帮助,对电池性能有很大提升。
2.2,对涂布速度的提升
图 6 不同涂布速度下极片电阻,电池 DCR 及倍率性能对比
由以上实验数据可以看出,在快速涂布干燥下,界面接触阻抗明显升高,这是由于快速干燥过程 温度骤热造成溶剂迅速挥发同时导致 bider 和导电剂上多下少,分布不均匀。但是使用涂炭铝箔 多情况下可以不用考虑这一影响而不影响电池性能。这样在涂布速率提高多前提下生产效率得以 提高和生产成本有望降低。