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    1,涂炭箔材的概念

    如圖 1 涂炭箔就是在鋁或銅集流體上把 binder 和導電材料(CB,CNT 或者石墨烯類) 涂覆,厚 度在 1um ,用來降低電池阻抗,增強涂層粘結強度(減小粘結劑導電劑的使用量 ,提高電池 的循環壽命,同時提高集流體的抗氧化能力的一種復合箔材。

     LFP 動力電池中比較常見,今天基于蘇州乾鼎利電子科技有限公司的涂炭鋁箔,我們一起看下涂炭箔 材的具體性能表現如何。

     1 箔材的結構和表面形貌

    2,對阻抗性能的影響

    我們先認識下電池的內阻組成:

    總的來說內阻來源于兩大部分,電子阻抗和離子阻抗。這其中電子阻抗又來源于兩部分,材料本 身的阻抗(Material resistance)和材料間接觸的阻抗(Interface resistance)如圖 2 所示。

     2  電池的內阻構成


    那么常規 LFP 電極的材料阻抗和接觸阻抗分別是多少呢?

    通過極片電阻測試儀(HIOKI E.E. CORPORATION)可以得到如下數據: 面密度 150 ,壓實 2.0 的情況下界面接觸阻抗內阻最少是材料本身阻抗的十倍以上,高了至少一個數量級。使用涂炭鋁 箔后使之至少降低了一個數量級,而且 DCR 有很明顯的減小。

     3 LFP 電極常規和涂炭鋁箔的阻抗對比

    對于充放電倍率的改善如下數據所示,高倍率下涂炭鋁箔有非常明顯的優勢。

     4 涂炭鋁箔充放電倍率對比


    3,對成本方面的影響

    從成本的角度去看涂炭鋁箔的優勢主要表現在兩個方面: 首先是在提高涂布面密度上,可以節省 各個材料等消耗,其次是在提高涂布速度上很有優勢,往往提高涂布速度后造成的不良影響主要 是導電劑,粘結劑的上浮引起的剝離強度下降以及輥軋粘附的問題,下面是實驗證明。

     5 不同速度下導電劑和粘接劑的分布示意圖

     5 不同面密度,固含量和 loading 下的對比



    從以上數據可以看出,使用涂炭鋁箔減少 binder  CB 的添加量,提高剝離力,固含量和面密度 有很大幫助,對電池性能有很大提升。

    2.2,對涂布速度的提升

     6 不同涂布速度下極片電阻,電池 DCR 及倍率性能對比



    由以上實驗數據可以看出,在快速涂布干燥下,界面接觸阻抗明顯升高,這是由于快速干燥過程 溫度驟熱造成溶劑迅速揮發同時導致 bider 和導電劑上多下少,分布不均勻。但是使用涂炭鋁箔 多情況下可以不用考慮這一影響而不影響電池性能。這樣在涂布速率提高多前提下生產效率得以 提高和生產成本有望降低。



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