Карта на вътрешните дефекти на клетки за навиване на литиева батерия

Карта на вътрешните дефекти на клетки за навиване на литиева батерия

Навиването е ключов процес в производствения процес на литиево-йонни батерии, който сглобява положителни и отрицателни електродни пластини и сепаратори заедно. Ако се появят дефектни продукти, цялата сърцевина на бобината, включително положителни и отрицателни електродни плочи и сепаратори, се губи. Коефициентът на добив има значително влияние върху производствените разходи на батерията и също така влияе върху производителността и безопасността на батерията.

Като цяло общите карти на вътрешните дефекти на сърцевината на намотката са показани на следващата фигура и всяка карта включва положителна електродна плоча, диафрагма и отрицателна електродна плоча.

Фигура 1 Карта на вътрешните дефекти на сърцевината на бобината

Сред тях първият ред (a) е нормален модел без вътрешни дефекти.

Третата снимка във втория ред (b) показва деформация на огъване на електродната плоча, която може да се дължи на напрежението, което не е добре контролирано в процеса на навиване и електродната плоча е огъната. Този дефект може да причини голям брой бръчки в електрода на батерията по време на многократно разширяване и свиване по време на зареждане и разреждане, ограничавайки използването на капацитета и може да доведе до проблеми като утаяване на литий.

Дефектът в третия ред (c) е наличието на метални чужди предмети върху диафрагмата, които може да са били въведени по време на процеси на подготовка на електрода или транспортиране, като валцуване на електрод, рязане и други процеси. Също така е възможно остатъците от фолио, генерирани от срязването на намотката, да обработват полюсните части. Метални чужди предмети могат да причинят микро късо съединение в батерията, да причинят силно саморазреждане и да представляват опасност за безопасността. Общите методи за откриване включват основно тестване на съпротивлението на напрежението на изолацията на сърцевината на батерията, наблюдение на стареенето при висока температура и преценка на k-стойността на саморазреждане на неквалифицирани продукти.

Основният проблем с четвъртия ред (d) е неравномерното покритие, включително две различни дебелини на положителните и отрицателните повърхности и липса на покритие от едната страна. Този дефект се причинява главно от процеса на нанасяне на покритие или отлепване на покритието по време на процеса на подготовка на електрода. Обикновено CCD откриването е настроено за процеси на валцуване и рязане на полюсни плочи, а дефектните полюсни плочи се маркират, за да се отстранят дефектните продукти по време на процеса на навиване. Въпреки това, няма гаранция за 100% отстраняване на дефектни продукти. Ако възникне тази ситуация, капацитетът на батерията се губи и има несъответствие между капацитета на положителния и отрицателния електрод, което води до утаяване на литий и други проблеми.

Дефектът в петия ред (e) е наличието на неметални чужди предмети като прах вътре. Въпреки че тази ситуация не е толкова опасна, колкото металните чужди предмети, тя също може да повлияе на работата на батерията. Когато размерът е сравнително голям, това може също да доведе до напукване на диафрагмата и микро късо съединение между положителния и отрицателния полюс.

Методът за получаване на горната графика е следният: вградете цялата сърцевина на бобината в залепваща епоксидна смола A и B и втвърдете, за да запазите вътрешните структурни характеристики на сърцевината на бобината. Изрежете напречното сечение, шлайфайте го с шкурка, полирайте го, за да направите проба, и го наблюдавайте с помощта на сканираща електронна микроскопия. Получих голям брой снимки и идентифицирах тези модели на дефекти.

Фигура 2 Процес на наблюдение на микроструктурата на ядрото


Освен това може да има счупване на полюса в ъглите на навитата клетка, както е показано на Фигура 3. Полюсът е твърде крехък и има голяма дебелина, което е особено склонно към счупване.

Горното е картата на вътрешните дефекти на сърцевината на бобината.