Proses lapisan lan cacat baterei lithium

Proses lapisan lan cacat baterei lithium

01

Pengaruh proses lapisan ing kinerja baterei lithium

Lapisan polar umume nuduhake proses merata lapisan slurry sing diaduk menyang kolektor saiki lan garing pelarut organik ing slurry. Efek lapisan nduwe pengaruh sing signifikan ing kapasitas baterei, resistensi internal, umur siklus, lan safety, njamin lapisan elektroda sing rata. Pilihan metode lapisan lan paramèter kontrol duwe pengaruh sing signifikan ing kinerja baterei lithium-ion, utamane diwujudake ing:

1) kontrol suhu pangatusan kanggo nutupi: Yen suhu pangatusan banget kurang sak nutupi, iku ora bisa njamin pangatusan lengkap elektroda. Yen suhu dhuwur banget, bisa uga amarga penguapan kanthi cepet saka pelarut organik ing elektroda, nyebabake retak, peeling, lan fenomena liyane ing lapisan permukaan elektroda;

2) Kapadhetan lumahing lapisan: Yen Kapadhetan lumahing lapisan cilik banget, kapasitas baterei ora bisa tekan kapasitas nominal. Yen Kapadhetan lumahing nutupi dhuwur banget, iku gampang kanggo nimbulaké sampah bahan. Ing kasus sing abot, yen ana kapasitas elektroda positif sing gedhe banget, dendrit lithium bakal dibentuk amarga presipitasi lithium, nusuk pemisah baterei lan nyebabake sirkuit cendhak, nyebabake bebaya safety;

3) Ukuran lapisan: Yen ukuran lapisan cilik banget utawa gedhe banget, bisa nyebabake elektroda positif ing njero baterei ora ditutupi elektroda negatif. Sajrone proses pangisian daya, ion lithium ditempelake saka elektroda positif lan pindhah menyang elektrolit sing ora ditutupi dening elektroda negatif. Kapasitas nyata elektroda positif ora bisa digunakake kanthi efisien. Ing kasus sing abot, dendrit litium bisa dibentuk ing njero baterei, sing bisa gampang puncture pemisah lan nyebabake karusakan sirkuit internal;

4) Kekandelan lapisan: Yen kekandelan lapisan banget lancip utawa kandel banget, bakal mengaruhi proses rolling elektroda sakteruse lan ora bisa njamin konsistensi kinerja elektroda baterei.

Kajaba iku, lapisan elektroda penting banget kanggo safety baterei. Sadurunge nutupi, karya 5S kudu dilakoni kanggo mesthekake yen ora ana partikel, lebu, bledug, lan liya-liyane sing dicampur ing elektroda sajrone proses lapisan. Yen ana lebu sing dicampur, bakal nyebabake korsleting mikro ing jero baterei, sing bisa nyebabake geni lan bledosan ing kasus sing abot.

02

Pamilihan peralatan lapisan lan proses lapisan

Proses lapisan umum kalebu: uncoiling → splicing → narik → kontrol tension → coating → pangatusan → koreksi → kontrol tension → koreksi → winding, lan pangolahan liyane. Proses lapisan rumit, lan ana uga akeh faktor sing mengaruhi efek lapisan, kayata akurasi manufaktur peralatan lapisan, kelancaran operasi peralatan, kontrol tension dinamis sajrone proses lapisan, ukuran aliran udara sajrone proses lapisan. proses pangatusan, lan kurva kontrol suhu. Mulane, milih proses lapisan sing cocok iku penting banget.

Pilihan umum metode lapisan kudu nimbang aspek ing ngisor iki, kalebu: jumlah lapisan sing bakal dilapisi, kekandelan lapisan udan, sifat rheologis saka cairan lapisan, akurasi lapisan sing dibutuhake, dhukungan lapisan utawa substrate, lan kacepetan lapisan.

Saliyane faktor ing ndhuwur, uga perlu kanggo nimbang kahanan tartamtu lan karakteristik lapisan elektroda. Karakteristik lapisan elektroda baterei lithium-ion yaiku: ① lapisan siji-lapisan kaping pindho; ② Lapisan udan saka slurry relatif nglukis (100-300 μm) ③ Slurry punika non Newtonian adi viskositas dhuwur; ④ Keperluan presisi kanggo lapisan film polar dhuwur, padha karo lapisan film; ⑤ Coating awak dhukungan kanthi kekandelan 10-20 μ Aluminium foil lan foil tembaga saka m; ⑥ Dibandhingake karo kacepetan lapisan film, kacepetan lapisan film polar ora dhuwur. Kanthi faktor ing ndhuwur, peralatan laboratorium umum asring nggunakake jinis scraper, baterei lithium-ion konsumen asring nggunakake jinis transfer lapisan roller, lan baterei daya asring nggunakake metode ekstrusi slot sing sempit.

lapisan Scraper: Ing asas apa ditampilake ing Figure 1. Ing landasan foil liwat roller nutupi lan langsung kontak tank slurry. Slurry sing berlebihan ditrapake ing substrat foil. Nalika landasan liwat antarane roller nutupi lan scraper, longkangan antarane scraper lan landasan nemtokake kekandelan lapisan. Ing wektu sing padha, keluwihan slurry wis scraped mati lan refluxed, mbentuk lapisan seragam ing lumahing substrat. Jinis utama scraper yaiku scraper koma. Scraper koma minangka salah sawijining komponen utama ing sirah lapisan. Iki umume machined bebarengan generatrix ing lumahing roller bunder kanggo mbentuk koma agul-agul. Scraper jinis iki nduweni kekuatan lan kekerasan sing dhuwur, gampang ngontrol jumlah lan akurasi lapisan, lan cocok kanggo konten padhet sing dhuwur lan slurri viskositas sing dhuwur.

Roller jinis transfer lapisan: Roller lapisan muter kanggo drive slurry, nyetel jumlah transfer slurry liwat longkangan antarane scraper koma, lan nggunakake rotasi roller mburi lan roller lapisan kanggo nransfer slurry menyang landasan. Proses ditampilake ing Figure 2. Roller nutupi transfer nutupi melu loro pangolahan dhasar: (1) Rotasi saka roller nutupi drive slurry kanggo nembus longkangan antarane rollers ngukur, mbentuk kekandelan tartamtu saka lapisan slurry; (2) A kekandelan tartamtu saka lapisan slurry ditransfer menyang foil kanthi muter roller lapisan lan roller bali ing arah ngelawan kanggo mbentuk lapisan.

Lapisan ekstrusi irisan sempit: Minangka teknologi lapisan udan sing presisi, kaya sing ditampilake ing Gambar 3, prinsip kerja yaiku cairan lapisan kasebut diekstrusi lan disemprotake ing celah-celah cetakan lapisan ing tekanan lan tingkat aliran tartamtu, lan ditransfer menyang landasan. . Dibandhingake karo cara nutupi liyane, wis akeh kaluwihan, kayata kacepetan nutupi cepet, akurasi dhuwur, lan kekandelan udan seragam; Sistem lapisan ditutup, sing bisa nyegah polutan mlebu sajrone proses lapisan. Tingkat panggunaan slurry dhuwur, lan sifat slurry stabil. Bisa dilapisi ing pirang-pirang lapisan bebarengan. Lan bisa adaptasi karo macem-macem viskositas slurry lan isi padhet, lan nduweni kemampuan adaptasi sing luwih kuat dibandhingake karo teknologi lapisan transfer.

03

Cacat lapisan lan faktor sing mengaruhi

Ngurangi cacat lapisan, ningkatake kualitas lapisan lan ngasilake, lan ngurangi biaya sajrone proses lapisan minangka aspek penting sing kudu ditliti ing proses lapisan. Masalah umum sing kedadeyan ing proses lapisan yaiku sirah sing kandel lan buntut tipis, pinggiran sing kandel ing sisih loro, bintik-bintik peteng, permukaan kasar, foil sing katon, lan cacat liyane. Kekandelan sirah lan buntut bisa diatur kanthi wektu mbukak lan nutup tutup tutup utawa tutup intermiten. Masalah pinggiran sing kandel bisa ditingkatake kanthi nyetel sifat slurry, kesenjangan lapisan, tingkat aliran slurry, lan liya-liyane. Kekasaran permukaan, ora rata, lan garis-garis bisa ditingkatake kanthi stabil foil, nyuda kacepetan, nyetel sudut udhara. lading lsp.

Substrat - Slurry

Hubungane antarane sifat fisik dhasar saka slurry lan lapisan: Ing proses nyata, viskositas slurry duwe pengaruh tartamtu ing efek lapisan. Viskositas slurry sing disiapake beda-beda gumantung saka bahan mentah elektroda, rasio slurry, lan jinis binder sing dipilih. Nalika viskositas slurry dhuwur banget, lapisan asring ora bisa ditindakake kanthi terus-terusan lan stabil, lan efek lapisan uga kena pengaruh.

Efek seragam, stabilitas, pinggiran lan permukaan saka solusi lapisan dipengaruhi dening sifat rheologis saka solusi lapisan, sing langsung nemtokake kualitas lapisan. Analisis teoretis, teknik eksperimen lapisan, teknik unsur terhingga dinamika fluida, lan metode riset liyane bisa digunakake kanggo nyinaoni jendhela lapisan, yaiku sawetara operasi proses kanggo lapisan stabil lan entuk lapisan seragam.

Substrat - Tembaga foil lan aluminium foil

Tegangan lumahing: Tegangan lumahing aluminium foil tembaga kudu luwih dhuwur tinimbang tegangan permukaan solusi sing dilapisi, yen solusi kasebut bakal angel nyebar ing landasan, nyebabake kualitas lapisan sing kurang. Siji prinsip sing kudu ditindakake yaiku tegangan permukaan solusi sing bakal dilapisi kudu 5 dyne / cm luwih murah tinimbang substrat, sanajan iki mung perkiraan kasar. Tegangan lumahing solusi lan landasan bisa diatur kanthi nyetel rumus utawa perawatan permukaan substrat. Pangukuran tegangan permukaan ing antarane loro kasebut uga kudu dianggep minangka item tes kontrol kualitas.

Kekandelan seragam: Ing proses sing padha karo lapisan scraper, kekandelan permukaan transversal substrat sing ora rata bisa nyebabake kekandelan lapisan sing ora rata. Amarga ing proses lapisan, kekandelan lapisan dikontrol dening celah antarane scraper lan substrate. Yen ana kekandelan ngisor saka landasan horisontal, bakal ana luwih solusi liwat wilayah, lan kekandelan lapisan uga bakal luwih kenthel, lan kosok balene. Yen fluktuasi kekandelan saka landasan bisa dideleng saka gauge kekandelan, fluktuasi kekandelan film final uga bakal nuduhake penyimpangan sing padha. Kajaba iku, panyimpangan ketebalan lateral uga bisa nyebabake cacat ing belitan. Dadi, kanggo nyegah cacat kasebut, penting kanggo ngontrol kekandelan bahan mentah

Listrik statis: Ing baris nutupi, akeh listrik statis kui ing lumahing landasan nalika Applied ing unwinding lan liwat rollers. Listrik statis sing diasilake bisa gampang adsorb udara lan lapisan awu ing roller, nyebabake cacat lapisan. Sajrone proses discharge, listrik statis uga bisa nyebabake cacat tampilan elektrostatik ing permukaan lapisan, lan luwih serius, bisa nyebabake kebakaran. Yen asor kurang ing mangsa, masalah listrik statis ing baris lapisan bakal luwih penting. Cara sing paling efektif kanggo nyuda cacat kasebut yaiku njaga kelembapan lingkungan sing paling dhuwur, lemah kabel lapisan, lan nginstal sawetara piranti anti-statis.

Kebersihan: Kotoran ing permukaan substrat bisa nyebabake sawetara cacat fisik, kayata protrusi, rereget, lan liya-liyane. Dadi ing proses produksi substrat, perlu kanggo ngontrol kebersihan bahan mentah kanthi apik. Roller reresik membran online minangka cara sing relatif efektif kanggo mbusak impurities substrat. Sanajan ora kabeh impurities ing membran bisa dibusak, iku bisa èfèktif nambah kualitas bahan mentahan lan nyuda losses.

04

Peta Cacat Kutub Baterei Lithium

【1】 Cacat gelembung ing lapisan elektroda negatif saka baterei lithium-ion

Piring elektroda negatif kanthi gelembung ing gambar kiwa lan pembesaran 200x saka mikroskop elektron scan ing gambar tengen. Sajrone proses pencampuran, transportasi, lan lapisan, bledug utawa floc dawa lan obyek manca liyane nyampur menyang solusi lapisan utawa tiba ing permukaan lapisan teles. Tegangan permukaan lapisan ing titik iki kena pengaruh saka pasukan njaba, nyebabake owah-owahan ing gaya antarmolekul, sing nyebabake transfer slurry sing entheng. Sawise pangatusan, tandha bunder dibentuk, kanthi tengah tipis.

【2】 Pinhole

Salah sijine yaiku generasi gelembung (proses pengadukan, proses transportasi, proses lapisan); Cacat pinhole sing disebabake gelembung relatif gampang dingerteni. Gelembung ing film udan migrasi saka lapisan njero menyang permukaan film, lan pecah ing permukaan kanggo mbentuk cacat pinhole. Gelembung utamane asale saka fluiditas sing ora apik, leveling sing ora apik, lan pelepasan gelembung sing ora apik nalika nyampur, transportasi cair, lan proses lapisan.

【3】 Goresan

Panyebab sing bisa ditindakake: Objek manca utawa partikel gedhe macet ing celah sempit utawa longkangan lapisan, kualitas substrat sing kurang, nyebabake obyek manca ngalangi longkangan lapisan antarane roller lapisan lan roller mburi, lan karusakan ing lambe jamur.

【4】 pinggiran kandel

Alesan kanggo pambentukan pinggiran sing kandel didorong dening tegangan permukaan slurry, sing nyebabake slurry migrasi menyang pinggir elektroda sing ora dilapisi, mbentuk pinggiran sing kandel sawise pangatusan.

【5】 Partikel agregat ing permukaan elektroda negatif

Formula: Spherical grafit + SUPER C65 + CMC + banyu suling

Morfologi makro polarizer kanthi rong proses pengadukan sing beda: permukaan sing mulus (kiwa) lan anane partikel cilik sing akeh ing permukaan (tengen)

Formula: Spherical grafit + SUPER C65 + CMC / SBR + banyu suling

Morfologi partikel cilik sing digedhekake ing permukaan elektroda (a lan b): Agregat agen konduktif, ora kasebar kanthi lengkap.

Morfologi nggedhekake polarizer lumahing Gamelan: Agen konduktif wis kebak buyar lan roto-roto mbagekke.

【6】 Partikel agglomerated ing lumahing elektroda positif

Formula: NCA + asetilena ireng + PVDF + NMP

Sajrone proses nyawiji, asor lingkungan banget dhuwur, nyebabake slurry dadi sele kaya, agen konduktif ora rampung buyar, lan ana nomer akeh partikel ing lumahing polarizer sawise Rolling.

【7】 Retak ing piring polar sistem banyu

Formula: NMC532/carbon black/binder=90/5/5% wt, pelarut banyu/isopropanol (IPA)

Foto optik retak permukaan ing polarizer, kanthi kapadhetan lapisan (a) 15 mg/cm2, (b) 17,5 mg/cm2, (c) 20 mg/cm2, lan (d) 25 mg/cm2. Polarizer sing kandel luwih rentan kanggo retak.

【8】 Shrinkage ing lumahing polarizer

Formula: serpihan grafit + SP + CMC / SBR + banyu suling

Anane partikel polutan ing permukaan foil nyebabake area tegangan permukaan sing kurang saka film udan ing permukaan partikel. Film Cairan mancarake lan migrasi menyang pinggiran partikel, mbentuk cacat titik shrinkage.

【9】 Goresan ing permukaan elektroda

Formula: NMC532+SP+PVdF+NMP

Lapisan ekstrusi jahitan sing sempit, kanthi partikel gedhe ing pinggiran sing nyebabake bocor foil lan goresan ing permukaan elektroda.

【10】 Coating garis vertikal

Formula: NCA+SP+PVdF+NMP

Ing tataran pungkasan saka lapisan transfer, viskositas panyerepan banyu saka slurry mundhak, nyedhak wates ndhuwur jendhela nutupi sak nutupi, asil ing tingkat miskin saka slurry lan tatanan saka garis vertikal.

【11】 Roll pencet retak ing wilayah ngendi film polar ora garing kanthi lengkap

Formula: serpihan grafit + SP + CMC / SBR + banyu suling

Sajrone lapisan, area tengah polarizer ora rampung garing, lan sajrone rolling, lapisan kasebut migrasi, mbentuk retakan berbentuk strip.

【12】 Kerut pinggir polar roller pressing

Fenomena pinggiran sing kandel sing dibentuk dening lapisan, roller pressing, lan wrinkling pinggiran lapisan.

【13】 lapisan nglereni elektroda negatif suwek saka foil

Formula: grafit alami + asetilena ireng + CMC/SBR + banyu suling, rasio zat aktif 96%

Nalika cakram polar dipotong, lapisan lan foil dicopot.

【14】 Burrs nglereni pinggir

Sajrone nglereni cakram elektroda positif, kontrol tension sing ora stabil ndadékaké pambentukan burr foil nalika nglereni sekunder.

【15】 polar irisan nglereni pinggiran gelombang

Sajrone nglereni cakram elektroda negatif, amarga tumpang tindih lan tekanan blades sing ora cocog, pinggiran gelombang lan detasemen lapisan saka incision dibentuk.

【16】 Cacat lapisan umum liyane kalebu infiltrasi udara, gelombang lateral, kendur, Rivulet, ekspansi, karusakan banyu, lsp

Cacat bisa kedadeyan ing sembarang tahap pangolahan: nyiapake lapisan, produksi substrat, operasi substrat, area lapisan, area pangatusan, nglereni, slitting, proses rolling, lan liya-liyane. Apa cara logis umum kanggo ngatasi cacat?

1.Sajrone proses saka produksi pilot kanggo produksi, perlu kanggo ngoptimalake rumus produk, lapisan lan proses pangatusan, lan golek jendhela proses relatif apik utawa sudhut.

2. Gunakake sawetara cara kontrol kualitas lan alat statistik (SPC) kanggo ngontrol kualitas produk. Kanthi ngawasi lan ngontrol kekandelan lapisan stabil kanthi online, utawa nggunakake sistem inspeksi tampilan visual (Visual System) kanggo mriksa cacat ing permukaan lapisan.

3. Nalika cacat produk kedadeyan, atur proses kanthi pas wektune supaya ora ana cacat sing bola-bali.

05

Keseragaman lapisan

Sing diarani keseragaman lapisan nuduhake konsistensi distribusi kekandelan lapisan utawa jumlah adesif ing area lapisan. Sing luwih apik konsistensi kekandelan lapisan utawa jumlah adesif, sing luwih apik keseragaman lapisan, lan kosok balene. Ora ana indeks pangukuran sing manunggal kanggo keseragaman lapisan, sing bisa diukur kanthi panyimpangan utawa persentase panyimpangan saka kekandelan lapisan utawa jumlah adesif ing saben titik ing wilayah tartamtu relatif marang kekandelan lapisan rata-rata utawa jumlah adesif ing wilayah kasebut, utawa kanthi prabédan antarane kekandelan lapisan maksimum lan minimal utawa jumlah adhesive ing wilayah tartamtu. Kekandelan lapisan biasane ditulis ing µm.

Keseragaman lapisan digunakake kanggo ngevaluasi kondisi lapisan sakabèhé ing sawijining wilayah. Nanging ing produksi nyata, kita biasane luwih peduli babagan keseragaman ing arah horisontal lan vertikal saka landasan. Sing diarani uniformity horisontal nuduhake keseragaman arah jembar lapisan (utawa arah horisontal mesin). Sing diarani keseragaman longitudinal nuduhake keseragaman ing arah dawa lapisan (utawa arah lelungan substrat).

Ana prabédan sing signifikan ing ukuran, faktor sing mengaruhi, lan cara kontrol kesalahan aplikasi lem horisontal lan vertikal. Umumé, jembaré substrat (utawa lapisan) luwih gedhe, luwih angel ngontrol keseragaman lateral. Adhedhasar taun pengalaman praktis ing lapisan online, nalika jembaré landasan ngisor 800mm, uniformity tambahan biasane gampang dijamin; Nalika jembaré saka landasan antarane 1300-1800mm, ing uniformity tambahan asring uga kontrol, nanging ana kangelan tartamtu lan tingkat owahan saka profesionalisme dibutuhake; Nalika jembaré landasan ndhuwur 2000mm, kontrol uniformity tambahan angel banget, lan mung sawetara manufaktur bisa nangani iku uga. Nalika batch produksi (yaiku dawa lapisan) mundhak, keseragaman longitudinal bisa dadi kesulitan utawa tantangan sing luwih gedhe tinimbang keseragaman transversal.