Investigating different convective drying conditions and the impact on cracks and electrochemical performance

The characteristic that determines the microstructure of battery electrodes fundamentally changes during drying, making it a critical yet imperfectly understood processing step in cell manufacture. As a result, drying is an important step in electrode manufacturing since it can change component distribution inside the electrode. Phenomena such as binder migration, might have a detrimental impact on cell performance or cause mechanical failure.par Four different approaches to thermal conditions for drying procedure are introduced and investigated in three aspects including energy consumption of drying process, cracks formation, and electrochemical performance. The study admits that drying conditions have a considerable effect on cracks formation, which means the higher drying rate and critical moisture content lead to an irregular drying regime and a raise of crack formation.par In addition, based on the results of galvanostatic cycling, the specific discharge capacity and capacity retention after long-term cycling of half-cells with lower cracks show better electrochemical performance in comparison with samples with higher cracks density. The results of experiments admit that the cracks can increase the capacity fade of cells and decrease the initial capacities.par Finally, the study compares the different approaches to drying procedures to suggest the most energy-effective approach to drying in terms of energy consumption per produced capacity(Wh$_{drying}$/Wh$_{capacity}$). It is found that the half-cells which were undergone extreme thermal conditions and higher drying rates, consumed significantly lower energy in comparison with other cells that were produced under lower drying rates. Hence, since the drying step considerably affects the total energy consumption of cell manufacturing, a reasonably high drying approach is recommended taking into account the electrode capacity to obtain an enhanced energy efficiency. par

La caratteristica che determina la microstruttura degli elettrodi della batteria cambia radicalmente durante il processo di asciugatura, rendendola una fase di elaborazione critica, ma non perfettamente compresa nella produzione di celle. Perciò, l’essiccamento risulta essere una fase importante nella produzione degli elettrodi poiché può cambiare la distribuzione del componente all’interno dell’elettrodo. Fenomeni come la migrazione del legante potrebbero avere un impatto negativo sulle prestazioni della cella o causare guasti meccanici.par Sono stati introdotti quattro diversi approcci di definizione delle condizioni termiche per la procedura di essiccazione, che è stata studiata sotto tre aspetti tra cui il consumo di energia del processo di essiccazione, la formazione di crepe e le prestazioni elettrochimiche. Lo studio ammette che le condizioni di essiccazione hanno notevole effetto sulla formazione delle crepe, il che significa che il tasso di essiccazione più elevato e un’eccessiva umidità portano ad un regime di essiccazione irregolare e alla formazione di crepe.par Inoltre, in base ai risultati del ciclo galvanostatico, la capacità di scarica specifica e la ritenzione della capacità dopo il ciclo a lungo termine delle semicelle con crepe minori, mostrano prestazioni elettrochimiche migliori rispetto a campioni con densità di cricche maggiore. I risultati degli esperimenti mostrano che le crepe possono aumentare la capacità di dissolvenza delle celle e diminuire le capacità iniziali.par Infine, lo studio mette a confronto i diversi approcci delle procedure di essiccazione al fine di definire il metodo di essiccazione più efficiente dal punto di vista energetico, in termini di consumo energetico per capacità prodotta (Wh$_{essiccazione}$/Wh$_{capacità}$). I risultati mostrano che le semicelle che sono state sottoposte a temperature estreme e tassi di essiccazione più elevati, hanno consumato significativamente meno energia rispetto ad altre celle che sono state prodotte con tassi di essiccazione inferiori. Quindi, la fase di asciugatura risulta influire notevolmente sul consumo energetico totale per la produzione delle celle e si consiglia ragionevolmente un'elevata essiccazione tenendo conto della capacità dell'elettrodo per ottenere una migliore efficacia energetica.par