Lnmo電極シートに対する実験室用ペレットプレスはどのような改善を提供しますか？バッテリー性能を最適化する

実験室用ペレットプレスと圧延装置は、コーティングされた電極シートに制御された垂直圧力を加えることにより、LNMO電極の性能を劇的に向上させます。この機械的圧縮により、活物質層の圧縮密度が大幅に増加し、過剰な気孔率が減少し、高負荷用途に不可欠な堅牢な導電ネットワークが確立されます。

空隙を減らし、活物質をより密接に配置することで、これらの圧縮方法は内部抵抗を低減し、効率的なイオン輸送と電子伝導のための電極の微細構造を最適化します。

高密度化のメカニズム

これらのツールの主な機能は、乾燥した電極に垂直（ペレットプレス）または線形（圧延プレス）で高圧を加えることです。

このプロセスにより、コーティングが物理的に圧縮され、圧縮密度が大幅に増加します。高負荷LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）電極の場合、この高密度化は、所定の体積により多くの活物質を収容するために不可欠です。

未圧縮の電極には、エネルギー貯蔵に寄与しない過剰な空隙が含まれていることがよくあります。

圧縮により、この過剰な気孔率が制御レベルまで低減されます。電解液の濡れにはある程度の気孔率が必要ですが、不要な空隙を最小限に抑えることで、最終的なセルの体積エネルギー密度が直接向上します。

油圧プレスと圧延プロセスにより、電極層の密度が表面全体で一貫していることが保証されます。

この積層均一性は、ホットスポットを防ぎ、LNMOのような高電圧材料の安定性を維持するために不可欠な、電極シート全体で電気化学反応が均一に発生することを保証します。

高負荷電極は、粒子が緩く充填されていると導電率が悪くなります。

圧縮により、活物質粒子が互いに、および導電性添加剤との接触が緊密になります。これにより、オーム性内部抵抗が劇的に低減され、電子伝導ネットワークが改善されます。

プレスまたは圧延中の圧力印加により、電極層と金属集電体（箔）との間の物理的な結合が改善されます。

この強化された接着力により、高負荷電極で一般的な故障モードである、活物質が高負荷サイクリング中に剥がれたり剥離したりするのを防ぎます。

これらのプロセスは、気孔率構造を最適化することにより、電解液浸透経路を調整します。

最適化された細孔ネットワークにより、リチウムイオンが電極内を効率的に移動できるようになり、動作中のイオン輸送速度が向上します。

抵抗の低減とイオン輸送の改善の組み合わせにより、バッテリーはストレス下でより優れたパフォーマンスを発揮できます。

具体的には、これらの改善により、LNMO材料は高レートの充電および放電中に容量を維持できるようになり、最初のサイクルの放電容量と全体的な電力性能が向上します。

密度を上げることが一般的に有益である一方で、過剰な圧力を加えることは有害になる可能性があります。

気孔率が過度に低下すると、電解液の浸透がブロックされます。内部粒子への十分な電解液アクセスがないと、特に高電流では、電極の容量利用率が低下します。

極端な圧力は、活物質粒子または集電体を破壊する可能性があります。

密度を最大化しつつ、LNMO結晶の物理的完全性を損なったり、電極シートのカールやひび割れを引き起こしたりしないバランスを見つけることが不可欠です。

LNMO電極の有用性を最大化するために、特定のパフォーマンスターゲットに合わせて圧縮戦略を調整してください。

精密な圧力制御による電極微細構造の最適化は、高負荷LNMO材料の潜在能力を最大限に引き出すための最も効果的な単一のステップです。

改善要因	LNMO電極性能への影響
圧縮密度	過剰な空隙を減らすことで体積エネルギー密度を向上させます。
接触抵抗	堅牢な導電ネットワークにより、内部オーム抵抗を低減します。
接着力	集電体との結合を強化し、剥離を防ぎます。
イオン輸送	効率的な電解液浸透のために細孔構造を最適化します。
レート能力	高レート充電/放電中の放電容量を向上させます。

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Xingqi Chang, Andreu Cabot. Mitigating the Rock‐Salt Phase Transformation in Disordered LNMO Through Synergetic Solid‐State AlF <sub>3</sub> /LiF Modifications. DOI: 10.1002/advs.202515962

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .