Mapa vnútorných defektov vinutých článkov lítiovej batérie

Mapa vnútorných defektov vinutých článkov lítiovej batérie

Navíjanie je kľúčový proces vo výrobnom procese lítium-iónových batérií, ktorý spája kladné a záporné elektródové dosky a separátory. Ak sa vyskytnú chybné produkty, celé jadro cievky vrátane kladných a záporných elektródových dosiek a separátorov sa stratí. Miera výťažnosti má významný vplyv na výrobné náklady batérie a tiež ovplyvňuje výkon a bezpečnosť batérie.

Vo všeobecnosti sú bežné mapy vnútorných defektov jadra cievky zobrazené na nasledujúcom obrázku a každá mapa obsahuje platňu kladnej elektródy, membránu a platňu zápornej elektródy.

Obrázok 1 Mapa vnútorných defektov jadra cievky

Medzi nimi je prvý riadok (a) normálny vzor bez vnútorných chýb.

Tretia fotografia v druhom rade (b) ukazuje ohybovú deformáciu elektródovej dosky, ktorá môže byť spôsobená tým, že napätie nie je dobre kontrolované v procese navíjania a elektródová doska je ohnutá. Táto chyba môže spôsobiť veľké množstvo vrások na elektróde batérie počas opakovaného rozťahovania a kontrakcie počas nabíjania a vybíjania, čo obmedzuje využitie kapacity a môže viesť k problémom, ako je zrážanie lítia.

Chybou v treťom rade (c) je prítomnosť kovových cudzích predmetov na membráne, ktoré mohli byť zavedené počas prípravy elektródy alebo procesov prepravy, ako je valcovanie elektródy, rezanie a iné procesy. Je tiež možné, že odrezky fólie vznikajúce pri rezaní pólových nástavcov procesu navíjania. Kovové cudzie predmety môžu spôsobiť mikroskrat vo vnútri batérie, spôsobiť vážne samovybíjanie a predstavovať bezpečnostné riziko. Všeobecné metódy detekcie zahŕňajú najmä testovanie napäťového odporu izolácie jadra batérie, monitorovanie starnutia pri vysokej teplote a posúdenie samovybíjacej hodnoty k nekvalifikovaných produktov.

Hlavným problémom štvrtého radu (d) je nerovnomerný povlak vrátane dvoch rôznych hrúbok pozitívneho a negatívneho povrchu a žiadny povlak na jednej strane. Táto chyba je spôsobená hlavne procesom povlaku alebo oddelením povlaku počas procesu prípravy elektródy. Vo všeobecnosti je detekcia CCD nastavená pre procesy valcovania a rezania pólových dosiek a chybné pólové dosky sú označené, aby sa odstránili chybné produkty počas procesu navíjania. Neexistuje však žiadna záruka na 100% odstránenie chybných produktov. Ak táto situácia nastane, kapacita batérie sa stratí a medzi kladnou a zápornou kapacitou elektródy je nesúlad, čo vedie k zrážaniu lítia a iným problémom.

Chybou v piatom rade (e) je prítomnosť nekovových cudzích predmetov, ako je prach vo vnútri. Hoci táto situácia nie je taká škodlivá ako kovové cudzie predmety, môže tiež ovplyvniť výkon batérie. Keď je veľkosť relatívne veľká, môže to tiež viesť k prasknutiu membrány a mikroskratom medzi kladným a záporným pólom.

Spôsob získania vyššie uvedeného grafu je nasledujúci: celé jadro cievky sa vloží do adhéznej epoxidovej živice A a B a nechá sa stuhnúť, aby sa zachovali vnútorné štrukturálne charakteristiky jadra cievky. Odrežte prierez, obrúste ho brúsnym papierom, vyleštite, aby ste vytvorili vzorku, a pozorujte ho pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie. Získal veľké množstvo fotografií a identifikoval tieto vzory defektov.

Obrázok 2 Proces pozorovania mikroštruktúry jadra


Okrem toho môže dôjsť k zlomeniu pólu v rohoch bunky rany, ako je znázornené na obrázku 3. Pólový nástavec je príliš krehký a má veľkú hrúbku, ktorá je obzvlášť náchylná na zlomenie.

Vyššie uvedené je mapa vnútorných defektov jadra cievky.