RU2813605C1 - Electrochemical cell for determining specific capacitance of electrode material - Google Patents
Electrochemical cell for determining specific capacitance of electrode material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813605C1 RU2813605C1 RU2023119803A RU2023119803A RU2813605C1 RU 2813605 C1 RU2813605 C1 RU 2813605C1 RU 2023119803 A RU2023119803 A RU 2023119803A RU 2023119803 A RU2023119803 A RU 2023119803A RU 2813605 C1 RU2813605 C1 RU 2813605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- under study
- electrodes
- electrode under
- current
- Prior art date
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical class [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности, к определению удельной емкости катодных и анодных материалов литиевых ХИТ и литий-ионных аккумуляторов.The invention relates to chemical current sources, in particular, to the determination of the specific capacity of cathode and anode materials of lithium CITs and lithium-ion batteries.
Для проведения испытаний электродных материалов рекомендуется (Кедринский И.А., Яковлев В.Г. Li-ионные аккумуляторы. - Красноярск, «Платина», 2002 г.) ячейка, изготовленная из сепарационного материала ПОРП путем спайки на электроприборе контактной сварки по разомкнутым сторонам свернутого в 4 слоя вытянутого прямоугольника из сепаратора. В результате образуются два кармана, разделенные двойным слоем сепаратора. Электродную пару собирают в сухом боксе, размещая в одном кармане исследуемый электрод, а в другом - литиевый противоэлектрод. Собранный пакет помещают либо в сосуд подходящего объема со свободным объемом электролита, либо в сосуд щелеобразной формы, выдерживают для пропитки не менее 2 суток, подключают к испытательному стенду и проводят заряд и/или разряд ячейки. Полученное значение емкости делят на массу активного материала в электроде и получают значение удельной емкости на единицу массы исследуемого материала.For testing electrode materials, it is recommended (Kedrinsky I.A., Yakovlev V.G. Li-ion batteries. - Krasnoyarsk, “Platina”, 2002) a cell made of separation material PORP by soldering on an electrical device by resistance welding on open sides an elongated rectangle rolled into 4 layers from a separator. As a result, two pockets are formed, separated by a double layer of separator. The electrode pair is assembled in a dry box, placing the electrode under study in one pocket and the lithium counter electrode in the other. The assembled package is placed either in a vessel of a suitable volume with a free volume of electrolyte, or in a slit-shaped vessel, kept for impregnation for at least 2 days, connected to a test bench, and the cell is charged and/or discharged. The resulting capacitance value is divided by the mass of the active material in the electrode and the specific capacitance per unit mass of the material under study is obtained.
Недостатком данной конструкции является недостаточная фиксация материала электрода, поскольку фактически полученная емкость материала зависит от макрокинетических условий работы электрода, равномерности смачивания поверхности электролитом, пропитки пор, их изменения в заряд-разрядных процессах. Недостаточный поджим электродов может существенно снизить значение удельной емкости. Кроме того, литиевый электрод может подвергаться пассивации и перестать удовлетворять требованию стабильности собственного потенциала.The disadvantage of this design is the insufficient fixation of the electrode material, since the actual capacity of the material depends on the macrokinetic operating conditions of the electrode, the uniformity of wetting of the surface with the electrolyte, the impregnation of the pores, and their changes in charge-discharge processes. Insufficient electrode pressure can significantly reduce the specific capacitance value. In addition, the lithium electrode may undergo passivation and cease to satisfy the requirement of self-potential stability.
Известна конструкция призматического литий-ионного аккумулятора (RU 190339, принята за прототип) Литий- ионный аккумулятор (у нас-электрохимическая ячейка) содержит двухслойный полимерный корпус, внутри внутреннего слоя которого размещен электродный блок из положительных и отрицательных электродов, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы положительных (у нас - исследуемых) и отрицательных (у нас - вспомогательных) электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположен сепаратор, пропитанный электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к соответствующим токовыводам, положительный токовывод выполнен из алюминия, отрицательный токовывод выполнен из меди, отрицательный электрод представляет собой медную фольгу с нанесенной на нее анодной активной массой, состоящей из 90,0-96,0% графита, 1,1-9,2% углерода, связующее - остальное, положительный электрод представляет собой алюминиевую фольгу с нанесенной на нее катодной активной массой, состоящей из 90,0-95,0% кобальтата лития, 0,94-3,0% поливинилиденфторида и 2-9,06% углерода, причем в качестве связующего в анодной активной массе использована смесь анионной полимерной дисперсии 4,8-5,3% и натрий карбоксиметилцеллюлозы 1,5-2%, отношение суммы массы углерода в отрицательном электроде и массы кобальтата лития в положительном электроде к массе электролита составляет 3:1, корпус вакуумирован, внутренний слой корпуса снабжен защитными пластырями на его боковых поверхностях, на токовыводы нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка, электроды выполнены поджатыми с усилием 5-6 МПа в залитом состоянии, в торце внешнего слоя корпуса расположен контроллер заряда-разряда, на котором закреплены токовыводы и токоподводящие провода.The design of a prismatic lithium-ion battery is known (RU 190339, adopted as a prototype). The lithium-ion battery (we have an electrochemical cell) contains a two-layer polymer housing, inside the inner layer of which there is an electrode block of positive and negative electrodes, on one side of the housing are hermetically sealed current leads of positive (in our case - test) and negative (in our case - auxiliary) electrodes, consisting of current collectors with an active mass applied to them, a separator impregnated with electrolyte is located between the electrodes, current collectors of the electrodes are welded to the corresponding current leads, the positive current lead is made of aluminum , the negative current lead is made of copper, the negative electrode is copper foil with an anode active mass applied to it, consisting of 90.0-96.0% graphite, 1.1-9.2% carbon, the binder is the rest, the positive electrode is is an aluminum foil coated with a cathode active mass consisting of 90.0-95.0% lithium cobaltate, 0.94-3.0% polyvinylidene fluoride and 2-9.06% carbon, and serves as a binder in the anode active mass a mixture of anionic polymer dispersion of 4.8-5.3% and sodium carboxymethylcellulose 1.5-2% was used, the ratio of the sum of the mass of carbon in the negative electrode and the mass of lithium cobaltate in the positive electrode to the mass of the electrolyte is 3:1, the body is evacuated, the inner layer the housing is equipped with protective patches on its side surfaces, a three-layer sulfonated rubber film is applied to the current terminals, the electrodes are pressed with a force of 5-6 MPa in the poured state, at the end of the outer layer of the housing there is a charge-discharge controller, on which the current terminals and current-carrying wires are fixed.
Недостатком прототипа является то, что испытания происходят в двухэлектродной ячейке, в напряжение которой вносят вклад и исследуемый, и вспомогательный электрод, что снижает надежность получаемых данных из-за возможности пассивации и поляризации вспомогательного электрода.The disadvantage of the prototype is that the tests take place in a two-electrode cell, the voltage of which is contributed by both the test and auxiliary electrodes, which reduces the reliability of the data obtained due to the possibility of passivation and polarization of the auxiliary electrode.
Проблемой конструкций электрохимических ячеек для определения емкости электродного материала является обеспечение надежного измерения собственного потенциала исследуемого электрода при его минимальных массе и площади.The problem with the design of electrochemical cells for determining the capacitance of the electrode material is to ensure reliable measurement of the self-potential of the electrode under study with its minimum mass and area.
Указанная проблема решается за счет технического результата, заключающегося в независимом определении потенциала исследуемого электрода, равномерного распределения электродного процесса по поверхности и объему исследуемого электрода, исключения влияния изменений макроструктуры исследуемого электрода на его разрядную емкость.This problem is solved due to the technical result consisting in the independent determination of the potential of the electrode under study, the uniform distribution of the electrode process over the surface and volume of the electrode under study, and the elimination of the influence of changes in the macrostructure of the electrode under study on its discharge capacity.
Указанный технический результат обеспечивается предлагаемой конструкцией электрохимической ячейки для определения удельной емкости электродного материала. Электрохимическая ячейка для определения удельной емкости электродного материала содержит прямоугольный полимерный корпус, внутри которого размещен электродный блок, содержащий исследуемый и два вспомогательных электрода, на одной из сторон корпуса герметично запаяны токовыводы исследуемого и вспомогательных электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, между электродами расположен сепаратор, пропитанный электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к соответствующим токовыводам, корпус вакуумирован, на токовыводы электродов нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка, электроды выполнены поджатыми с усилием 5-6 МПа в залитом состоянии, причем на внешней части полимерного корпуса размещено поджимное устройство, состоящее из верхней и нижней фиксирующих пластин, фиксирующих поджим электродов ячейки с помощью болтов по верхней и нижней вершинам фиксирующих пластин, причем фиксирующие пластины выполнены прямоугольной формы с длиной и шириной, на 10-15 мм большей длины и ширины корпуса, два вспомогательных электрода имеют площадь 5-5,5 см2 и теоретическую емкость, превышающую теоретическую емкость исследуемого электрода, а также электродный блок дополнительно содержит электрод сравнения, выполненный в виде серебряной проволоки, расположенный в торце исследуемого электрода и разделенный с ним сепаратором.The specified technical result is ensured by the proposed design of an electrochemical cell for determining the specific capacitance of the electrode material. An electrochemical cell for determining the specific capacitance of an electrode material contains a rectangular polymer body, inside of which there is an electrode block containing the test electrode and two auxiliary electrodes; on one side of the case, the current leads of the test and auxiliary electrodes are hermetically sealed, consisting of current collectors with an active mass applied to them, between the electrodes there is a separator impregnated with electrolyte, the current collectors of the electrodes are welded to the corresponding current terminals, the housing is evacuated, a three-layer sulfonated rubber film is applied to the current terminals of the electrodes, the electrodes are pressed with a force of 5-6 MPa in the flooded state, and a pressing device is placed on the outer part of the polymer housing , consisting of upper and lower fixing plates that fix the tension of the cell electrodes using bolts along the upper and lower tops of the fixing plates, and the fixing plates are made of a rectangular shape with a length and width 10-15 mm greater than the length and width of the body, two auxiliary electrodes have an area of 5-5.5 cm 2 and a theoretical capacity exceeding the theoretical capacity of the electrode under study, and the electrode block additionally contains a reference electrode made in the form of a silver wire, located at the end of the electrode under study and separated from it by a separator.
Наличие двух вспомогательных электродов обеспечивает равномерное распределение тока по обеим сторонам исследуемого электрода, площадь 5-5,5 см2 позволяет избежать влияния неравномерности распределения тока по площади исследуемого электрода. Теоретическая емкость вспомогательных электродов должна превышать теоретическую емкость исследуемого электрода, чтобы избежать побочных процессов разложения электролита на этих электродах при выработке вспомогательным электродом своего ресурса емкости, в то время как на исследуемом электроде этот ресурс может быть не выработан. Такие процессы снижают фактическую емкость исследуемого электрода, делая результаты испытаний ненадежными. В качестве вспомогательных можно использовать, например, литиевые электроды. Введение в ячейку электрода сравнения позволяет устранить искажающее влияние изменения потенциала вспомогательного электрода и получать емкость исследуемого электрода более надежно. Экспериментальными исследованиями, выполненными многими авторами было показано, что использование в качестве электрода сравнения серебряной проволоки обеспечивает большую стабильность скачка потенциала на нем, чем на часто используемом литиевом электроде, что исключает искажения измеренных значений потенциала исследуемого электрода за счет изменения во времени собственного потенциала электрода сравнения. Расположение электрода сравнения в торце исследуемого электрода минимизирует омическое падение потенциала между электродом сравнения и рабочим электродом, что повышает надежность определения емкости. Поджатие электродов необходимо для равномерного микрораспределения тока по поверхности исследуемого электрода, которое может нарушаться, если между электродами и сепаратором возникает зазор. Использование вакуумирования ячейки позволяет исключить образование воздушных пузырей, приводящих к появлению зазора между электродами. Поджатие ячейки фиксирующими пластинами предотвращает образование зазора между электродами в процессе работы, связанное с перераспределением электролита в процессах заряда или разряда. Кроме того поджатие необходимо для удерживания частиц порошкообразного материала, увеличивающих в процессе работы свой объем, что также вносит искажения в определение удельной емкости. Размеры фиксирующих пластин на 10-15 мм большей длины и ширины корпуса предотвращает изгиб фиксирующих пластин при поджиме.The presence of two auxiliary electrodes ensures uniform distribution of current on both sides of the electrode under study; an area of 5-5.5 cm 2 avoids the influence of uneven distribution of current over the area of the electrode under study. The theoretical capacity of the auxiliary electrodes must exceed the theoretical capacity of the electrode under study in order to avoid side processes of electrolyte decomposition on these electrodes when the auxiliary electrode exhausts its capacity resource, while this resource may not be exhausted on the electrode under study. Such processes reduce the actual capacitance of the electrode being tested, making test results unreliable. For example, lithium electrodes can be used as auxiliary electrodes. The introduction of a reference electrode into the cell makes it possible to eliminate the distorting influence of changes in the potential of the auxiliary electrode and obtain the capacitance of the electrode under study more reliably. Experimental studies carried out by many authors have shown that the use of a silver wire as a reference electrode provides greater stability of the potential jump on it than on the frequently used lithium electrode, which eliminates distortions in the measured potential values of the electrode under study due to changes in time of the reference electrode’s own potential. The location of the reference electrode at the end of the electrode under study minimizes the ohmic potential drop between the reference electrode and the working electrode, which increases the reliability of capacitance determination. Pressing the electrodes is necessary for uniform microdistribution of current over the surface of the electrode under study, which can be disrupted if a gap occurs between the electrodes and the separator. The use of cell evacuation eliminates the formation of air bubbles leading to the appearance of a gap between the electrodes. Pressing the cell with fixing plates prevents the formation of a gap between the electrodes during operation, associated with the redistribution of the electrolyte during the charge or discharge processes. In addition, preloading is necessary to retain particles of powdered material, which increase their volume during operation, which also introduces distortions into the determination of specific capacitance. The dimensions of the fixing plates are 10-15 mm larger than the length and width of the body to prevent bending of the fixing plates when pressed.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана конструкция электродного блока в продольном сечении.Figure 1 shows the design of the electrode block in longitudinal section.
На фиг.2 показан сборочный чертеж электрохимической ячейки на виде спереди.Figure 2 shows an assembly drawing of an electrochemical cell in front view.
На фиг.3 показан сборочный чертеж электрохимической ячейки на виде сбоку.Figure 3 shows an assembly drawing of an electrochemical cell in a side view.
1 - полимерный корпус;1 - polymer body;
2 - исследуемый электрод;2 - electrode under study;
3 - вспомогательный электрод;3 - auxiliary electrode;
4 - токовывод исследуемого электрода;4 - current output of the electrode under study;
5 - токовывод вспомогательного электрода;5 - current output of the auxiliary electrode;
6 - токовывод электрода сравнения;6 - current output of the reference electrode;
7 - сепаратор, пропитанный электролитом;7 - separator impregnated with electrolyte;
8 - электрод сравнения;8 - reference electrode;
9 - верхняя фиксирующая пластина;9 - upper fixing plate;
10 - нижняя фиксирующая пластина;10 - lower fixing plate;
11 - фиксирующие болты.11 - fixing bolts.
Электрохимическая ячейка для определения удельной емкости электродного материала содержит прямоугольный полимерный корпус 1, внутри которого размещен электродный блок, содержащий исследуемый 2 и два вспомогательных электрода 3, на одной стороне корпуса герметично запаяны токовыводы исследуемого 4 и вспомогательных 5 электродов, состоящих из токовых коллекторов с нанесенной на них активной массой, обеспечивающей механическую прочность и электропроводность электрода, между электродами расположен сепаратор 7, пропитанный электролитом, токовые коллекторы электродов приварены к соответствующим токовыводам, корпус вакуумирован, на токовыводы электродов нанесена трехслойная сульфированная каучуковая пленка, электроды выполнены поджатыми с усилием 5-6 МПа в залитом состоянии, на внешней части полимерного корпуса 1 размещено поджимное устройство, состоящее из верхней 9 и нижней 10, фиксирующих пластин, соединяющихся с помощью с помощью болтов 11 по верхней и нижней вершинам фиксирующих пластин 9 и 10, электродный блок дополнительно содержит электрод сравнения 8, выполненный в виде серебряной проволоки, расположенный в торце исследуемого электрода 2 и разделенный с ним сепаратором 7.The electrochemical cell for determining the specific capacitance of the electrode material contains a rectangular polymer housing 1, inside of which there is an electrode block containing the test electrode 2 and two auxiliary electrodes 3, on one side of the housing the current leads of the test electrode 4 and auxiliary 5 electrodes are hermetically sealed, consisting of current collectors with a printed they contain an active mass that provides mechanical strength and electrical conductivity of the electrode, a separator 7 impregnated with electrolyte is located between the electrodes, the current collectors of the electrodes are welded to the corresponding current terminals, the housing is evacuated, a three-layer sulfonated rubber film is applied to the current terminals of the electrodes, the electrodes are pressed with a force of 5-6 MPa in a poured state, on the outer part of the polymer body 1 there is a holding device consisting of an upper 9 and a lower 10, fixing plates connected with bolts 11 along the upper and lower tops of the fixing plates 9 and 10, the electrode block additionally contains a reference electrode 8, made in the form of a silver wire, located at the end of the electrode under study 2 and separated from it by a separator 7.
Определение удельной емкости с помощью электрохимической ячейки происходит следующим образом. Исследуемый электрод 2 готовится нанесением активной массы на токовый коллектор в виде фольги. В состав активной массы входит электродный материал (графит, кобальтат лития и другие), электропроводящая добавка технического углерода и связующее (например, PVDF или CMC, SBR и другие). К исследуемому 2 и вспомогательному 3 электродам приваривают токовыводы 4 и 5 и собирают электродный блок, помещая между электродами 2 и 4 сепаратор 7. Исследуемый электрод 2 перед проведением испытаний взвешивают. Взвешивают также токовый коллектор без нанесенной массы площади, равной площади вспомогательного электрода 3. К торцу исследуемого электрода 2, закрытого сепаратором 7, располагают электрод сравнения 8, что снижает омическое падение потенциала между электродом сравнения 8 и исследуемым электродом 2 и повышает надежность определения потенциала исследуемого электрода 2. Собранный электродный блок помещают в прямоугольный полимерный корпус 1, запаянный с трех сторон. В полимерный корпус 1 с электродным блоком заливают требуемое количество электролита и запаивают с одновременным вакуумированием оставшуюся сторону таким образом, чтобы трехслойная сульфированная каучуковая пленка попадала в шов. Тем самым обеспечивается равномерность распределения электролита по объему и площади сепаратора 7. Запаянный корпус 1 с электролитом и электродным блоком укладывают на нижнюю фиксирующую пластину 9, накрывают сверху верхней фиксирующей пластиной 10 и затягивают фиксирующие болты 11. Это предотвращает образование зазора между электродами в процессе работы, связанное с перераспределением электролита в процессах заряда или разряда. Кроме того поджатие необходимо для удерживания частиц порошкообразных материалов, увеличивающих в процессе работы свой объем. Токовыводы 4, 5 и 6 подключают к соответствующим разъемам устройства для проведения испытаний, например, потенциостата и запускают программу испытаний. Измерение потенциала исследуемого электрода 2 относительно электрода сравнения 8 исключает искажения, связанные с изменением потенциала вспомогательного электрода 3, чем обеспечивается более точная фиксация потенциала исследуемого электрода, что обеспечивает более надежное определение его емкости. Удельная емкость материала исследуемого электрода рассчитывается по формуле:The specific capacitance is determined using an electrochemical cell as follows. The electrode 2 under study is prepared by applying the active mass to the current collector in the form of foil. The active mass includes electrode material (graphite, lithium cobaltate and others), an electrically conductive carbon black additive and a binder (for example, PVDF or CMC, SBR and others). Current leads 4 and 5 are welded to the electrodes under study 2 and auxiliary 3 and the electrode block is assembled, placing a separator 7 between electrodes 2 and 4. The electrode under study 2 is weighed before testing. The current collector is also weighed without an applied mass of an area equal to the area of the auxiliary electrode 3. A reference electrode 8 is placed at the end of the test electrode 2, closed by a separator 7, which reduces the ohmic potential drop between the reference electrode 8 and the test electrode 2 and increases the reliability of determining the potential of the test electrode 2. The assembled electrode block is placed in a rectangular polymer housing 1, sealed on three sides. The required amount of electrolyte is poured into the polymer housing 1 with the electrode block and the remaining side is sealed with simultaneous vacuuming so that the three-layer sulfonated rubber film gets into the seam. This ensures uniform distribution of the electrolyte over the volume and area of the separator 7. The sealed body 1 with the electrolyte and the electrode block is placed on the lower fixing plate 9, covered with the upper fixing plate 10 and tightened the fixing bolts 11. This prevents the formation of a gap between the electrodes during operation, associated with the redistribution of electrolyte during charge or discharge processes. In addition, compression is necessary to retain particles of powdery materials, which increase their volume during operation. Current terminals 4, 5 and 6 are connected to the corresponding connectors of the testing device, for example, a potentiostat, and the test program is started. Measuring the potential of the electrode under study 2 relative to the reference electrode 8 eliminates distortions associated with changes in the potential of the auxiliary electrode 3, which ensures a more accurate fixation of the potential of the electrode under study, which ensures a more reliable determination of its capacitance. The specific capacitance of the material of the electrode under study is calculated by the formula:
где q - удельная емкость, Q - емкость электрода по результатам испытаний, m1 - масса исследуемого электрода, m2 - масса токового коллектора, w - содержание материала исследуемого электрода в активной массе.where q is the specific capacitance, Q is the electrode capacity according to test results, m 1 is the mass of the electrode under study, m 2 is the mass of the current collector, w is the content of the material of the electrode under study in the active mass.
Таким образом, предлагаемая электрохимическая ячейка для определения удельной емкости электродного материала обеспечивает достижение заявленного технического результата.Thus, the proposed electrochemical cell for determining the specific capacitance of the electrode material ensures the achievement of the stated technical result.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813605C1 true RU2813605C1 (en) | 2024-02-13 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305475A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Fdk Corp | Storage device and storage cell |
| WO2014041074A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method for operating a lithium-ion battery |
| JP5894394B2 (en) * | 2011-08-22 | 2016-03-30 | 株式会社日立製作所 | Secondary battery control system |
| RU190339U1 (en) * | 2019-03-15 | 2019-06-27 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | PRIZMATIC LITHIUM-ION BATTERY |
| CN112736298A (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-30 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Hybrid electrochemical cell design with voltage modification |
| CN213520089U (en) * | 2020-09-21 | 2021-06-22 | 重庆市紫建电子股份有限公司 | Button lithium battery containing solid electrolyte |
| WO2022257566A1 (en) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | Three-electrode cell structure and preparation method therefor, and method for testing negative electrode potential |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305475A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Fdk Corp | Storage device and storage cell |
| JP5894394B2 (en) * | 2011-08-22 | 2016-03-30 | 株式会社日立製作所 | Secondary battery control system |
| WO2014041074A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method for operating a lithium-ion battery |
| RU190339U1 (en) * | 2019-03-15 | 2019-06-27 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | PRIZMATIC LITHIUM-ION BATTERY |
| CN112736298A (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-30 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Hybrid electrochemical cell design with voltage modification |
| CN213520089U (en) * | 2020-09-21 | 2021-06-22 | 重庆市紫建电子股份有限公司 | Button lithium battery containing solid electrolyte |
| WO2022257566A1 (en) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | Three-electrode cell structure and preparation method therefor, and method for testing negative electrode potential |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10615452B2 (en) | High voltage rechargeable magnesium cell | |
| EP0256205B1 (en) | Carbon electrode | |
| KR101471966B1 (en) | Jig for Measurement of Voltage in 3-Electrode System | |
| CN208460908U (en) | For measuring the three-electrode battery of battery electrochemical specific surface area active | |
| US12021201B2 (en) | High temperature Li-ion battery cells utilizing boron nitride aerogels and boron nitride nanotubes | |
| KR102365086B1 (en) | Non-destructive method for measuring active area of active material | |
| US20220302493A1 (en) | Pouch-type all-solid-state battery having reference electrode and method of manufacturing same | |
| Stadler et al. | Crystalline halide substituted Li-argyrodites as solid electrolytes for lithium secondary batteries | |
| KR20170116539A (en) | Vertical resistance measurement device of lithium-sulfur battery and method for evaluating cathode of lithium-sulfur battery using the same | |
| RU2813605C1 (en) | Electrochemical cell for determining specific capacitance of electrode material | |
| KR101728101B1 (en) | Jig for charge and recharge of lithium secondary battery, system and apparatus utilizing it, and jig array method thereof | |
| US10444291B2 (en) | Method for determining a potential of an anode and/or a potential of a cathode in a battery cell | |
| US20230207866A1 (en) | All-solid-state battery comprising symmetrically arranged reference electrodes, device for producing the same, and manufacturing method using the device | |
| JP2011003314A (en) | Secondary battery | |
| US11909001B2 (en) | Apparatus for manufacturing all-solid-state battery comprising reference electrode and manufacturing method using same | |
| Hills et al. | Cathodic Oxygen Reduction in the Sealed Lead‐Acid Cell | |
| KR20230137556A (en) | Analysis system for lithium secondary battery and analysis method using the same | |
| KR20210103772A (en) | Method for inspecting wettability of electrolyte in battery | |
| CN115986057A (en) | Method for reducing polarization effect of three-electrode battery detection | |
| KR101574546B1 (en) | Battery cell having a reference electrode and Reference electrode applied for the same | |
| CN108475751A (en) | Separator powder and separator slurry and lithium ion battery and its manufacturing method | |
| KR20210106164A (en) | Reference cell and cell potential measurement device using the same | |
| KR100477719B1 (en) | Battery for testing interfacial resistance and testing method of resistance using the same | |
| WO2023217838A1 (en) | System for determining an electrical reference in tests on electrochemical cells and device for tests on electrochemical cells | |
| Schmitt et al. | Coupled mechanical and electrochemical characterization method for battery materials |