Intern defektkarta över litiumbatterilindningsceller

Intern defektkarta över litiumbatterilindningsceller

Lindning är en nyckelprocess i tillverkningsprocessen av litiumjonbatterier, som sätter ihop positiva och negativa elektrodplattor och separatorer. Om defekta produkter uppstår går hela spolens kärna, inklusive positiva och negativa elektrodplattor och separatorer, till spillo. Utbytet har en betydande inverkan på tillverkningskostnaden för batteriet och påverkar även batteriets prestanda och säkerhet.

I allmänhet visas de vanliga interna defektkartorna för spolkärnan i följande figur, och varje karta inkluderar den positiva elektrodplattan, membranet och den negativa elektrodplattan.

Figur 1 Karta över inre defekter av spolens kärna

Bland dem är den första raden (a) ett normalt mönster utan inre defekter.

Det tredje fotot i andra raden (b) visar en böjningsdeformation av elektrodplattan, vilket kan bero på att spänningen inte är väl kontrollerad i lindningsprocessen och att elektrodplattan är böjd. Denna defekt kan orsaka ett stort antal rynkor i batterielektroden under upprepad expansion och sammandragning under laddning och urladdning, vilket begränsar kapacitetsutnyttjandet och kan leda till problem som litiumutfällning.

Defekten i den tredje raden (c) är närvaron av främmande metallföremål på membranet, som kan ha införts under elektrodförberedelse eller transportprocesser, såsom elektrodvalsning, skärning och andra processer. Det är också möjligt att folien skrapas som genereras av skärningen av lindningsprocessens polstycken. Främmande metallföremål kan orsaka mikrokortslutning inuti batteriet, orsaka allvarlig självurladdning och utgöra säkerhetsrisker. De allmänna detekteringsmetoderna inkluderar huvudsakligen spänningsresistanstestning av batterikärnisolering, högtemperatur-åldringsövervakning och självurladdnings k-värdebedömning av okvalificerade produkter.

Huvudproblemet med den fjärde raden (d) är ojämn beläggning, inklusive två olika tjocklekar på de positiva och negativa ytorna, och ingen beläggning på ena sidan. Denna defekt orsakas huvudsakligen av beläggningsprocessen eller att beläggningen lossnar under elektrodberedningsprocessen. Generellt sett är CCD-detektering inställt för rullnings- och skärprocesser för polplåt, och defekta polplåtar är märkta för att ta bort defekta produkter under lindningsprocessen. Det finns dock ingen garanti för 100% eliminering av defekta produkter. Om den här situationen inträffar går batterikapaciteten förlorad och det finns en oöverensstämmelse mellan den positiva och negativa elektrodkapaciteten, vilket leder till litiumutfällning och andra problem.

Defekten i den femte raden (e) är närvaron av icke-metalliska främmande föremål som damm inuti. Även om denna situation inte är lika skadlig som främmande metallföremål kan den också påverka batteriets prestanda. När storleken är relativt stor kan det också leda till membransprickor och mikrokortslutningar mellan de positiva och negativa polerna.

Metoden för att erhålla grafen ovan är som följer: bädda in hela spolkärnan i A- och B-lim epoxiharts och stelna för att bibehålla de inre strukturella egenskaperna hos spolkärnan. Skär tvärsnittet, slipa det med sandpapper, polera det för att göra ett prov och observera det med svepelektronmikroskopi. Fick ett stort antal foton och identifierade dessa defektmönster.

Figur 2. Observationsprocess av kärnmikrostruktur


Dessutom kan det förekomma stolpbrott i hörnen av sårcellen, som visas i figur 3. Polstycket är för skört och har en stor tjocklek, vilket är särskilt benäget att spricka.

Ovanstående är den interna defektkartan för spolens kärna.