经实验验证的揭示电极制造参数对电池性能影响的三维电化学模型
化学物理
2022-06-14 v1
摘要
电极制造是锂离子电池（LIB）制造工艺的核心。电极微观结构和电化学性能由所采用的制造参数决定。然而，鉴于这些参数之间强烈的相互依赖关系，评估它们对性能的影响并非易事。本工作中，我们提出一种经实验验证的基于 NMC111 电极的三维分辨电化学模型，揭示了浆料配方和辊压程度如何影响电极性能。在实验层面制备了一系列具有不同配方和辊压程度的电极。基于相同的实验制造参数构建了相应的三维制造模型，以生成实验电极的数字对应体，随后用于电化学模型中。将仿真与实验结果逐一比较。在分析的制造参数中，我们发现连接制造参数与电极性能的主要因素是电极体积内碳粘结剂域（CBD）分布，以及电极与集流体之间的静电势差。贯穿电极的良好连通电子导电网络对于确保活性材料充分利用至关重要，并且发现提高辊压程度可有效降低界面阻抗。本工作基于双重建模/实验方法，揭示了电极制造工艺如何通过影响微观结构而对电极性能产生作用的本质。
引用
@article{arxiv.2206.05744,
title = {An Experimentally-Validated 3D Electrochemical Model Revealing Electrode Manufacturing Parameters Effects on Battery Performance},
author = {Chaoyue Liu and Teo Lombardo and Jiahui Xu and Alain C. Ngandjong and Alejandro A. Franco},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.05744},
year = {2022}
}