锂离子电池极片的孔隙率

面包芯语   2023-04-26 10:40:59


(资料图片)

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锂电池P2D模型中,多孔电极活性物质相、电解液相体积分数是模型输入参数,直接决定电池容量,锂离子和电子有效传导特性(点击阅读锂电池P2D模型基础:几何尺寸)。本篇介绍如何获取孔隙率参数。

孔隙率是指电极涂层中孔洞所占体积分数,极片中一般存在多种尺度的孔隙:1)活性物质颗粒之间的微米级孔隙;2)活性物质颗粒内部的孔隙,尺度为纳米-亚微米级;3)导电剂和粘结剂混合相内部的纳米尺度孔隙。电解液填充在多孔电极的孔隙中,锂离子在孔隙内通过电解液传导,传导特性与孔隙率密切相关。孔隙率越大,相当于电解液相体积分数越高,电解液浸润就越充分,有效锂离子电导率也越大。

孔隙率可通过涂层的体密度,涂层各组分质量百分比和涂层组分真密度来计算得到,计算式为:

ε=1−ρcoatAMAMCACABB)

式中, ε为极片涂层孔隙率, ρcoat为涂层体密度, ω为涂层组分质量百分比, ρ为涂层组分真密度。下标AM、CA、B分别表示活性物质、导电剂和粘结剂。

孔隙率可以通过以下几种方法获取:

(1)理论估算

裁切一定面积S的极片样品,测量其厚度、质量,计算涂层表观密度(或称压实密度):

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