Карта на внатрешни дефекти на ќелиите за намотување на литиумските батерии

Карта на внатрешни дефекти на ќелиите за намотување на литиумските батерии

Намотувањето е клучен процес во процесот на производство на литиум-јонски батерии, кој заедно ги склопува позитивните и негативните електродни плочи и сепаратори. Ако се појават неисправни производи, целото јадро на серпентина, вклучувајќи ги и позитивните и негативните електродни плочи и сепараторите, се троши. Стапката на издашност има значително влијание врз трошоците за производство на батеријата, а исто така влијае и на перформансите и безбедноста на батеријата.

Општо земено, заедничките мапи на внатрешните дефекти на јадрото на серпентина се прикажани на следната слика и секоја карта ги вклучува позитивната електродна плоча, дијафрагмата и плочата на негативната електрода.

Слика 1 Карта на внатрешниот дефект на јадрото на серпентина

Меѓу нив, првиот ред (а) е нормална шема без внатрешни дефекти.

Третата фотографија во вториот ред (б) покажува деформација на свиткување на плочата на електродата, што може да се должи на неконтролираното затегнување во процесот на намотување и свиткување на плочата на електродата. Овој дефект може да предизвика голем број набори во електродата на батеријата при повторено проширување и контракција при полнење и празнење, ограничувајќи го искористувањето на капацитетот и може да доведе до проблеми како што се врнежи од литиум.

Дефектот во третиот ред (в) е присуството на метални туѓи предмети на дијафрагмата, кои можеби биле внесени за време на процесите на подготовка или транспортирање на електродата, како што се тркалање, сечење и други процеси на електродата. Исто така е можно дека фолијата белешки генерирани со сечење на процесот на ликвидација пол парчиња. Металните туѓи предмети може да предизвикаат микро кратки споеви во внатрешноста на батеријата, да предизвикаат сериозно самопразнење и да претставуваат опасност за безбедноста. Општите методи за откривање главно вклучуваат тестирање на отпорност на напон на изолација на јадрото на батеријата, следење на стареењето на висока температура и проценка на вредноста на k-вредноста на само-празнење на неквалификувани производи.

Главниот проблем со четвртиот ред (г) е нерамномерното обложување, вклучувајќи две различни дебелини на позитивните и негативните површини, и без облога од едната страна. Овој дефект главно е предизвикан од процесот на обложување или одвојувањето на облогата за време на процесот на подготовка на електродата. Општо земено, детекцијата на CCD е поставена за процесите на тркалање и сечење на столбната плоча, а неисправните столбни плочи се означени за отстранување на неисправните производи за време на процесот на намотување. Сепак, не постои гаранција за 100% отстранување на неисправните производи. Ако се случи оваа ситуација, капацитетот на батеријата се губи и постои несовпаѓање помеѓу позитивниот и негативниот капацитет на електродата, што доведува до врнежи од литиум и други проблеми.

Дефектот во петтиот ред (д) е присуството на неметални туѓи предмети како прашина внатре. Иако оваа ситуација не е толку штетна како металните туѓи предмети, таа може да влијае и на перформансите на батеријата. Кога големината е релативно голема, тоа може да доведе и до пукање на дијафрагмата и микро кратки споеви помеѓу позитивниот и негативниот пол.

Методот за добивање на горенаведениот график е како што следува: вметнете го целото јадро на серпентина во А и Б епоксидна смола за лепило и зацврстете за да ги одржите внатрешните структурни карактеристики на јадрото на серпентина. Исечете го пресекот, измелете го со шкурка, полирајте го за да направите примерок и набљудувајте го со помош на електронска микроскопија за скенирање. Добивме голем број фотографии и ги идентификувавме овие шеми на дефекти.

Слика 2 Процес на набљудување на микроструктурата на јадрото


Дополнително, може да има кршење на столбот на аглите на ќелијата на раната, како што е прикажано на слика 3. Парчето на столбот е премногу кршливо и има голема дебелина, што е особено подложно на фрактура.

Горенаведеното е мапа на внатрешниот дефект на јадрото на серпентина.