Internt defekt kort over lithium batteri viklingsceller

Internt defekt kort over lithium batteri viklingsceller

Opvikling er en nøgleproces i fremstillingsprocessen af ​​lithium-ion-batterier, som samler positive og negative elektrodeplader og separatorer sammen. Hvis der opstår defekte produkter, går hele spolekernen, inklusive positive og negative elektrodeplader og separatorer, til spilde. Udbyttegraden har en betydelig indvirkning på batteriets fremstillingsomkostninger og påvirker også batteriets ydeevne og sikkerhed.

Generelt er de almindelige interne defektkort af spolekernen vist i den følgende figur, og hvert kort inkluderer den positive elektrodeplade, membranen og den negative elektrodeplade.

Figur 1 Kort over indre defekter af spolekerne

Blandt dem er den første række (a) et normalt mønster uden interne defekter.

Det tredje foto i anden række (b) viser en bøjningsdeformation af elektrodepladen, som kan skyldes, at spændingen ikke er godt kontrolleret i viklingsprocessen, og at elektrodepladen er bøjet. Denne defekt kan forårsage et stort antal rynker i batterielektroden under gentagen ekspansion og sammentrækning under opladning og afladning, hvilket begrænser kapacitetsudnyttelsen og kan føre til problemer såsom lithiumudfældning.

Defekten i tredje række (c) er tilstedeværelsen af ​​metalfremmede genstande på membranen, som kan være blevet indført under elektrodeforberedelse eller transportprocesser, såsom elektrodevalsning, skæring og andre processer. Det er også muligt, at folien skrabes, der er genereret ved udskæring af viklingsprocessens polstykker. Fremmede metalgenstande kan forårsage mikrokortslutninger inde i batteriet, forårsage alvorlig selvafladning og udgøre en sikkerhedsrisiko. De generelle detektionsmetoder omfatter hovedsageligt spændingsmodstandstest af batterikerneisolering, højtemperatur-ældningsovervågning og selvafladning af k-værdivurdering af ukvalificerede produkter.

Hovedproblemet med den fjerde række (d) er ujævn belægning, inklusive to forskellige tykkelser af de positive og negative overflader, og ingen belægning på den ene side. Denne defekt er hovedsageligt forårsaget af belægningsprocessen eller belægningsløsning under elektrodeforberedelsesprocessen. Generelt er CCD-detektering sat op til rulle- og skæreprocesser for polplader, og defekte polplader er mærket for at fjerne defekte produkter under viklingsprocessen. Der er dog ingen garanti for 100% eliminering af defekte produkter. Hvis denne situation opstår, går batterikapaciteten tabt, og der er et misforhold mellem den positive og negative elektrodekapacitet, hvilket fører til lithiumudfældning og andre problemer.

Fejlen i den femte række (e) er tilstedeværelsen af ​​ikke-metalliske fremmedlegemer såsom støv indeni. Selvom denne situation ikke er så skadelig som fremmedlegemer af metal, kan den også påvirke batteriets ydeevne. Når størrelsen er relativt stor, kan det også føre til membranrevner og mikrokortslutninger mellem de positive og negative poler.

Metoden til at opnå ovenstående graf er som følger: Indstøb hele spolekernen i A- og B-klæbende epoxyharpiks, og størk for at bevare spolekernens indre strukturelle karakteristika. Klip tværsnittet, slib det med sandpapir, poler det for at lave en prøve, og observer det ved hjælp af scanningselektronmikroskopi. Opnåede et stort antal billeder og identificerede disse fejlmønstre.

Figur 2 Observationsproces af kernemikrostruktur


Derudover kan der være stangbrud ved sårcellens hjørner, som vist på figur 3. Polstykket er for skørt og har en stor tykkelse, som er særligt udsat for brud.

Ovenstående er det interne defektkort over spolekernen.