Harta defectelor interne a celulelor de bobinare a bateriei cu litiu

Harta defectelor interne a celulelor de bobinare a bateriei cu litiu

Înfășurarea este un proces cheie în procesul de fabricație a bateriilor litiu-ion, care asambla plăcile de electrozi pozitive și negative și separatoarele împreună. Dacă apar produse defecte, întregul miez al bobinei, inclusiv plăcile cu electrozi pozitivi și negativi și separatoarele, este irosit. Rata de randament are un impact semnificativ asupra costului de fabricație al bateriei și afectează, de asemenea, performanța și siguranța bateriei.

În general, hărțile comune cu defectele interne ale miezului bobinei sunt prezentate în figura următoare și fiecare hartă include placa cu electrod pozitiv, diafragma și placa cu electrod negativ.

Figura 1 Harta defectelor interne a miezului bobinei

Printre acestea, primul rând (a) este un model normal, fără defecte interne.

A treia fotografie din al doilea rând (b) arată o deformare la îndoire a plăcii electrodului, care se poate datora tensiunii necontrolate bine în procesul de înfășurare și a plăcii electrodului îndoită. Acest defect poate provoca un număr mare de cute în electrodul bateriei în timpul expansiunii și contracției repetate în timpul încărcării și descărcării, limitând utilizarea capacității și poate duce la probleme precum precipitarea litiului.

Defectul din al treilea rând (c) este prezența obiectelor străine metalice pe diafragmă, care ar fi putut fi introduse în timpul proceselor de pregătire sau transport a electrodului, cum ar fi rularea electrozilor, tăierea și alte procese. De asemenea, este posibil ca resturile de folie să fie generate de tăierea pieselor polare ale procesului de bobinare. Obiectele străine metalice pot provoca micro-scurtcircuite în interiorul bateriei, pot provoca autodescărcări severe și pot prezenta pericole pentru siguranță. Metodele generale de detectare includ în principal testarea rezistenței la tensiune a izolației miezului bateriei, monitorizarea îmbătrânirii la temperatură înaltă și evaluarea valorii k de descărcare automată a produselor necalificate.

Problema principală cu al patrulea rând (d) este acoperirea neuniformă, care include două grosimi diferite ale suprafețelor pozitive și negative și nicio acoperire pe o parte. Acest defect este cauzat în principal de procesul de acoperire sau de desprinderea acoperirii în timpul procesului de pregătire a electrodului. În general, detecția CCD este configurată pentru procesele de laminare și tăiere a plăcilor de stâlp, iar plăcile de stâlp defecte sunt marcate pentru a elimina produsele defecte în timpul procesului de înfășurare. Cu toate acestea, nu există nicio garanție a eliminării 100% a produselor defecte. Dacă apare această situație, capacitatea bateriei se pierde și există o nepotrivire între capacitatea electrodului pozitiv și negativ, ceea ce duce la precipitarea litiului și alte probleme.

Defectul din al cincilea rând (e) este prezența obiectelor străine nemetalice, cum ar fi praful în interior. Deși această situație nu este la fel de dăunătoare ca obiectele străine metalice, poate afecta și performanța bateriei. Când dimensiunea este relativ mare, poate duce, de asemenea, la fisurarea diafragmei și la micro-scurtcircuite între polii pozitiv și negativ.

Metoda de obținere a graficului de mai sus este următoarea: încorporați întregul miez al bobinei în rășini epoxidice adezive A și B și solidificați pentru a menține caracteristicile structurale interne ale miezului bobinei. Tăiați secțiunea transversală, șlefuiți-o cu șmirghel, lustruiți-o pentru a face o probă și observați-o folosind microscopia electronică cu scanare. Am obținut un număr mare de fotografii și am identificat aceste modele de defecte.

Figura 2 Procesul de observare a microstructurii miezului


În plus, poate exista ruperea stâlpului la colțurile celulei plăgii, așa cum se arată în Figura 3. Piesa polară este prea fragilă și are o grosime mare, care este deosebit de predispusă la fractură.

Cele de mai sus este harta defectelor interne a miezului bobinei.