Tio stora problem och analys vid tillverkning av litiumbatterier

Tio stora problem och analys vid tillverkning av litiumbatterier

1、 Vad är anledningen till pinholes i negativ elektrodbeläggning? Är det för att materialet inte är väl spridd? Är det möjligt att materialets dåliga partikelstorleksfördelning är orsaken?

Uppkomsten av nålhål bör orsakas av följande faktorer: 1. Folien är inte ren; 2. Det ledande medlet är inte dispergerat; 3. Huvudmaterialet i den negativa elektroden är inte dispergerat; 4. Vissa ingredienser i formeln innehåller föroreningar; 5. De ledande medelpartiklarna är ojämna och svåra att sprida; 6. De negativa elektrodpartiklarna är ojämna och svåra att sprida; 7. Det finns kvalitetsproblem med själva formelmaterialen; 8. Blandargrytan rengjordes inte noggrant, vilket resulterade i kvarvarande torrt pulver inuti grytan. Gå bara till processövervakning och analysera de specifika orsakerna själv.

Även angående de svarta fläckarna på membranet har jag stött på dem för många år sedan. Låt mig först kort besvara dem. Vänligen korrigera eventuella misstag. Enligt analys har det fastställts att de svarta fläckarna orsakas av den lokala höga temperaturen hos separatorn orsakad av polarisationsurladdningen av batteriet, och det negativa elektrodpulvret fäster vid separatorn. Polarisationsurladdning orsakas av närvaron av aktiva substanser fästa vid pulvret i batterispolen på grund av material- och processskäl, vilket resulterar i polarisationsurladdning efter att batteriet har formats och laddats. För att undvika ovanstående problem är det först nödvändigt att använda lämpliga blandningsprocesser för att lösa bindningen mellan aktiva substanser och metallkollektiv och för att undvika konstgjord borttagning av pulver under tillverkning av batteriplåtar och batterimontering.

Att lägga till några tillsatser som inte påverkar batteriets prestanda under beläggningsprocessen kan verkligen förbättra viss prestanda hos elektroden. Naturligtvis kan tillsats av dessa komponenter till elektrolyten uppnå konsolideringseffekt. Den lokala höga temperaturen hos membranet orsakas av ojämnheten hos elektrodplattorna. Strängt taget tillhör den en mikrokortslutning, som kan orsaka lokal hög temperatur och kan göra att den negativa elektroden tappar pulver.

2、 Vilka är orsakerna till överdrivet batteri internt motstånd?

När det gäller teknik:

1). Den positiva elektrodingrediensen har för lite ledande medel (konduktiviteten mellan materialen är inte bra eftersom konduktiviteten hos litiumkobolt i sig är mycket dålig)

2). Det finns för mycket lim för den positiva elektrodingrediensen. (Lim är i allmänhet polymermaterial med starka isoleringsegenskaper)

3). För mycket lim för negativa elektrodingredienser. (Lim är vanligtvis polymermaterial med starka isoleringsegenskaper)

4). Ojämn fördelning av ingredienser.

5). Ofullständigt bindemedelslösningsmedel under beredning av ingrediensen. (Ej helt löslig i NMP, vatten)

6). Densitetsdesignen för beläggningsslamytan är för hög. (Långt jonmigreringsavstånd)

7). Komprimeringsdensiteten är för hög och valsningen är för komprimerad. (Överdriven rullning kan skada strukturen av aktiva substanser)

8). Det positiva elektrodörat är inte ordentligt svetsat, vilket resulterar i virtuell svetsning.

9). Det negativa elektrodörat är inte ordentligt svetsat eller nitat, vilket resulterar i falsk lödning eller lossning.

10). Lindningen är inte tät och kärnan är lös. (Öka avståndet mellan positiva och negativa elektrodplattor)

11). Det positiva elektrodörat är inte ordentligt svetsat till huset.

12). Den negativa elektrodens öra och polen är inte ordentligt svetsade.

13). Om baktemperaturen på batteriet är för hög kommer membranet att krympa. (Minskad membranöppning)

14). Otillräcklig vätskeinjektionsmängd (ledningsförmågan minskar, inre motstånd ökar snabbt efter cirkulation!)

15). Lagringstiden efter vätskeinjektion är för kort och elektrolyten är inte helt blöt

16). Inte helt aktiverad under formationen.

17). Överdrivet läckage av elektrolyt under bildningsprocessen.

18). Otillräcklig vattenkontroll under produktionsprocessen, vilket resulterar i batteriexpansion.

19). Batteriets laddningsspänning är inställd för högt, vilket orsakar överladdning.

20). Orimlig batterilagringsmiljö.

När det gäller material:

21). Det positiva elektrodmaterialet har hög resistans. (Dålig ledningsförmåga, såsom litiumjärnfosfat)

22). Inverkan av membranmaterial (membrantjocklek, liten porositet, liten porstorlek)

23). Effekter av elektrolytmaterial. (Låg ledningsförmåga och hög viskositet)

24). Positiv elektrod PVDF material påverkan. (hög vikt eller molekylvikt)

25). Inverkan av positivt elektrodledande material. (Dålig ledningsförmåga, högt motstånd)

26). Effekter av positiva och negativa elektrodöramaterial (tunn tjocklek, dålig konduktivitet, ojämn tjocklek och dålig materialrenhet)

27). Kopparfolie och aluminiumfoliematerial har dålig ledningsförmåga eller ytoxider.

28). Det inre motståndet för nitkontakten hos täckplåtsstolpen är för högt.

29). Det negativa elektrodmaterialet har hög resistans. andra aspekter

30). Avvikelse av interna resistanstestinstrument.

31). Mänsklig verksamhet.

3、 Vilka problem bör noteras för ojämn beläggning av elektrodplattor?

Det här problemet är ganska vanligt och var ursprungligen relativt lätt att lösa, men många beläggningsarbetare är inte bra på att sammanfatta, vilket resulterar i att vissa befintliga problempunkter har övergått till normala och oundvikliga fenomen. För det första är det nödvändigt att ha en klar förståelse för de faktorer som påverkar ytdensiteten och de faktorer som påverkar det stabila värdet av ytdensiteten för att lösa problemet på ett riktat sätt.

De faktorer som påverkar beläggningsytans densitet inkluderar:

1). Materialet i sig självt faktorer

2). Formel

3). Blanda material

4). Beläggningsmiljö

5). Knivsegg

6). Uppslamningsviskositet

7). Polhastighet

8). Ytans jämnhet

9). Beläggningsmaskinens noggrannhet

10). Ugnens vindstyrka

11). Beläggningsspänning och så vidare

Faktorer som påverkar elektrodens enhetlighet:

1). Slamkvalitet

2). Uppslamningsviskositet

3). Reshastighet

4). Foliespänning

5). Spänningsbalansmetoden

6). Beläggningens draglängd

7). Ljud

8). Ytans planhet

9). Bladets planhet

10). Foliematerials planhet etc

Ovanstående är bara en lista över några faktorer, och du måste själv analysera orsakerna för att specifikt eliminera de faktorer som orsakar onormal ytdensitet.

4、 Finns det någon speciell anledning till att aluminiumfolie och kopparfolie används för strömsamlingen av positiva och negativa elektroder? Finns det några problem med att använda den omvänt? Har du sett mycket litteratur som direkt använder rostfritt stålnät? Finns det någon skillnad?

1). Båda används som vätskeuppsamlare eftersom de har god ledningsförmåga, mjuk textur (vilket också kan vara fördelaktigt för bindning) och är relativt vanliga och billiga. Samtidigt kan båda ytorna bilda ett lager av oxidskyddsfilm.

2). Oxidskiktet på ytan av koppar tillhör halvledare, med elektronledning. Oxidskiktet är för tjockt och har hög impedans; Oxidskiktet på ytan av aluminium är en isolator, och oxidskiktet kan inte leda elektricitet. Men på grund av dess tunna tjocklek uppnås elektronisk ledningsförmåga genom tunneleffekt. Om oxidskiktet är tjockt är ledningsförmågan hos aluminiumfolien dålig och jämn isolering. Före användning är det bäst att rengöra ytan på vätskeuppsamlaren för att ta bort oljefläckar och tjocka oxidlager.

3). Den positiva elektrodpotentialen är hög och det tunna oxidskiktet av aluminium är mycket tätt, vilket kan förhindra oxidation av kollektorn. Oxidskiktet av kopparfolie är relativt löst, och för att förhindra dess oxidation är det bättre att ha en lägre potential. Samtidigt är det svårt för Li att bilda en litiuminterkaleringslegering med Cu vid låg potential. Men om kopparytan är kraftigt oxiderad kommer Li att reagera med kopparoxid med en något högre potential. AL-folie kan inte användas som negativ elektrod, eftersom LiAl-legering kan förekomma vid låga potentialer.

4). Vätskeuppsamlingen kräver ren sammansättning. Den orena sammansättningen av AL kommer att leda till den icke-kompakta ansiktsmasken och gropfrätning, och ännu mer kommer förstörelsen av ansiktsmasken att leda till bildandet av LiAl-legering. Kopparnät rengörs med vätesulfat och bakas sedan med avjoniserat vatten, medan aluminiumnät rengörs med ammoniaksalt och bakas sedan med avjoniserat vatten. Den ledande effekten av spraynätet är bra.

5、 Vid mätning av kortslutningen i spolkärnan används en batterikortslutningstestare. När spänningen är hög kan den noggrant testa kortslutningscellen. Dessutom, vad är högspänningsavbrottsprincipen för kortslutningstestaren?

Hur hög spänning som används för att mäta en kortslutning i en battericell beror på följande faktorer:

1). Ditt företags tekniska nivå;

2). Strukturell design av själva batteriet

3). Batteriets membranmaterial

4). Syftet med batteriet

Olika företag använder olika spänningar, men många företag använder samma spänning oavsett modellstorlek eller kapacitet. Ovanstående faktorer kan ordnas i fallande ordning: 1>4>3>2, vilket innebär att ditt företags processnivå bestämmer storleken på kortslutningsspänningen.

Enkelt uttryckt beror nedbrytningsprincipen på närvaron av potentiella kortslutningsfaktorer såsom damm, partiklar, större membranhål, grader etc. mellan elektroden och membranet, vilket kan kallas svaga länkar. Vid en fast och hög spänning gör dessa svaga länkar kontaktresistansen mellan de positiva och negativa elektrodplattorna mindre än någon annanstans, vilket gör det lättare att jonisera luft och generera ljusbågar; Alternativt har de positiva och negativa polerna redan kortslutits och kontaktpunkterna är små. Under högspänningsförhållanden får dessa små kontaktpunkter omedelbart stora strömmar som passerar genom dem, vilket omvandlar elektrisk energi till värmeenergi, vilket gör att membranet smälter eller bryts ner omedelbart.

6、 Vad är effekten av materialets partikelstorlek på urladdningsströmmen?

Enkelt uttryckt, ju mindre partikelstorlek, desto bättre ledningsförmåga. Ju större partikelstorlek, desto sämre ledningsförmåga. Naturligtvis har höghastighetsmaterial i allmänhet hög struktur, små partiklar och hög konduktivitet.

Bara från en teoretisk analys, hur man uppnår det i praktiken kan bara förklaras av vänner som gör material. Att förbättra ledningsförmågan hos material med små partiklar är en mycket svår uppgift, särskilt för material i nanoskala, och material med små partiklar kommer att ha relativt liten packning, d.v.s. liten volymkapacitet.

7、 De positiva och negativa elektrodplattorna studsade tillbaka med 10um efter att ha gräddats i 12 timmar efter att ha rullats, varför är det så stor rebound?

Det finns två grundläggande påverkande faktorer: material och processer.

1). Materialens prestanda bestämmer rebound-koefficienten, som varierar mellan olika material; Samma material, olika formler och olika studskoefficienter; Samma material, samma formel, tjockleken på tabletten är annorlunda och rebound-koefficienten är annorlunda;

2). Om processkontrollen inte är bra kan det också orsaka återhämtning. Lagringstid, temperatur, tryck, luftfuktighet, staplingsmetod, inre stress, utrustning etc.

8、 Hur löser man läckageproblemet med cylindriska batterier?

Cylindern är stängd och förseglad efter vätskeinsprutning, så tätning blir naturligtvis svårigheten med cylindertätning. För närvarande finns det förmodligen flera sätt att täta cylindriska batterier:

1). Lasersvetsning

2). Tätningsringstätning

3). Limtätning

4). Vibrationstätning med ultraljud

5). Kombination av två eller flera tätningstyper som nämnts ovan

6). Andra tätningsmetoder

Flera orsaker till läckage:

1). Dålig tätning kan orsaka vätskeläckage, vilket vanligtvis resulterar i deformation och kontaminering av tätningsområdet, vilket tyder på dålig tätning.

2). Tätningens stabilitet är också en faktor, det vill säga att den klarar inspektionen under tätningen, men tätningsområdet skadas lätt, vilket orsakar vätskeläckage.

3). Under bildning eller testning produceras gas för att nå den maximala påfrestning som tätningen kan motstå, vilket kan påverka tätningen och orsaka vätskeläckage. Skillnaden mot punkt 2 är att punkt 2 tillhör defekt produktläckage medan punkt 3 tillhör destruktivt läckage, vilket innebär att tätningen är kvalificerad, men för högt inre tryck kan orsaka skador på tätningen.

4). Andra läckagemetoder.

Den specifika lösningen beror på orsaken till läckaget. Så länge orsaken är identifierad är den lätt att lösa, men svårigheten ligger i svårigheten att hitta orsaken, eftersom cylinderns tätningseffekt är relativt svår att inspektera och till största delen hör till den typ av skada som används vid stickprovskontroller .

9、 När man utför experiment finns det alltid ett överskott av elektrolyt. Har ett överskott av elektrolyt en inverkan på batteriets prestanda utan spill?

Inget överflöde? Det finns flera situationer:

1). Elektrolyten är helt rätt

2). Lite överdriven elektrolyt

3). Överdriven mängd elektrolyt, men når inte gränsen

4). En stor mängd elektrolyt är överdriven och närmar sig gränsen

5). Den har nått sin gräns och kan förseglas

Det första scenariot är idealiskt, utan problem.

Den andra situationen är att ett litet överskott ibland är ett precisionsproblem, ibland ett designproblem och vanligtvis lite över design.

Det tredje scenariot är inget problem, det är bara ett slöseri med kostnader.

Den fjärde situationen är lite farlig. Eftersom under användningen eller testprocessen av batterier kan olika orsaker orsaka att elektrolyten sönderdelas och producerar vissa gaser; Batteriet värms upp, vilket orsakar termisk expansion; Ovanstående två situationer kan lätt orsaka utbuktning (även känd som deformation) eller läckage av batteriet, vilket ökar säkerhetsriskerna med batteriet.

Det femte scenariot är faktiskt en förbättrad version av det fjärde scenariot, som utgör ännu större fara.

För att överdriva kan vätska också bli ett batteri. Det vill säga att föra in både de positiva och negativa elektroderna i en behållare som innehåller en stor mängd elektrolyt (som en 500 ml bägare) samtidigt. Vid denna tidpunkt kan de positiva och negativa elektroderna laddas och laddas ur, vilket också är ett batteri. Därför är överskottet av elektrolyt här inte lite. Elektrolyt är bara ett ledande medium. Batterivolymen är dock begränsad och inom denna begränsade volym är det naturligt att ta hänsyn till utrymmesutnyttjande och deformationsfrågor.

10、 Kommer mängden vätska som injiceras för liten och kommer det att orsaka utbuktning efter att batteriet delas?

Man kan bara säga att det kanske inte är nödvändigt, det beror på hur lite vätska som injiceras.

1). Om battericellen är helt indränkt i elektrolyt men det inte finns några rester, kommer batteriet inte att bukta efter kapacitetsdelning;

2). Om battericellen är helt indränkt i elektrolyten och det finns en liten mängd rester, men mängden vätska som injiceras är mindre än ditt företags krav (naturligtvis är detta krav inte nödvändigtvis det optimala värdet, med en liten avvikelse), batteriet med delad kapacitet kommer inte att bukta ut vid denna tidpunkt;

3). Om battericellen är helt indränkt i elektrolyt och det finns en stor mängd kvarvarande elektrolyt, men ditt företags krav på injektionsmängden är högre än den faktiska, är den så kallade otillräckliga injektionsmängden bara ett företagskoncept, och det kan inte riktigt återspegla lämpligheten för den faktiska injektionsmängden för batteriet, och batteriet med delad kapacitet buktar inte ut;

4). Avsevärt otillräcklig vätskeinjektionsvolym. Detta beror också på graden. Om elektrolyten knappt kan blötlägga battericellen, kan den bukta ut eller inte efter partiell kapacitans, men sannolikheten för batteriutbuktning är högre;

Om det finns en allvarlig brist på vätskeinjektion i battericellen kan den elektriska energin under batteriets bildande inte omvandlas till kemisk energi. Vid denna tidpunkt är sannolikheten för kapacitanscellens utbuktning nästan 100%.

Så det kan sammanfattas enligt följande: Om man antar att den faktiska optimala vätskeinjektionsmängden för batteriet är Mg, finns det flera situationer där vätskeinjektionsmängden är relativt liten:

1). Vätskeinsprutningsvolym=M: Batteri normalt

2). Vätskeinsprutningsmängden är något mindre än M: batteriet har inte en utbuktande kapacitet, och kapaciteten kan vara normal eller något lägre än designvärdet. Sannolikheten för att cyklingen sväller ökar, och cykelprestandan försämras;

3). Vätskeinsprutningsmängden är mycket mindre än M: batteriet har en relativt hög kapacitet och utbuktning, vilket resulterar i låg kapacitet och dålig cykelstabilitet. Generellt är kapaciteten mindre än 80 % efter flera veckor

4). M=0, batteriet buktar inte och har ingen kapacitet.