Peta kecacatan dalaman sel penggulungan bateri litium

Peta kecacatan dalaman sel penggulungan bateri litium

Penggulungan ialah proses utama dalam proses pembuatan bateri litium-ion, yang memasang plat dan pemisah elektrod positif dan negatif bersama-sama. Jika produk rosak berlaku, keseluruhan teras gegelung, termasuk plat dan pemisah elektrod positif dan negatif, terbuang. Kadar hasil mempunyai kesan yang ketara ke atas kos pembuatan bateri, dan juga mempengaruhi prestasi dan keselamatan bateri.

Secara amnya, peta kecacatan dalaman biasa teras gegelung ditunjukkan dalam rajah berikut, dan setiap peta termasuk plat elektrod positif, diafragma dan plat elektrod negatif.

Rajah 1 Peta kecacatan dalaman teras gegelung

Antaranya, baris pertama (a) adalah corak biasa tanpa kecacatan dalaman.

Foto ketiga dalam baris kedua (b) menunjukkan ubah bentuk lenturan plat elektrod, yang mungkin disebabkan oleh ketegangan tidak dikawal dengan baik dalam proses penggulungan dan plat elektrod dibengkokkan. Kecacatan ini boleh menyebabkan sejumlah besar kedutan dalam elektrod bateri semasa pengembangan dan pengecutan berulang semasa mengecas dan menyahcas, mengehadkan penggunaan kapasiti dan boleh menyebabkan masalah seperti pemendakan litium.

Kecacatan pada baris ketiga (c) ialah kehadiran objek asing logam pada diafragma, yang mungkin telah diperkenalkan semasa penyediaan elektrod atau proses pengangkutan, seperti penggulungan elektrod, pemotongan, dan proses lain. Ia juga mungkin bahawa sisa kerajang yang dihasilkan oleh pemotongan kepingan tiang proses penggulungan. Objek asing logam boleh menyebabkan litar pintas mikro di dalam bateri, menyebabkan pelepasan diri yang teruk, dan menimbulkan bahaya keselamatan. Kaedah pengesanan umum terutamanya termasuk ujian rintangan voltan penebat teras bateri, pemantauan penuaan suhu tinggi dan pertimbangan nilai k pelepasan diri bagi produk yang tidak layak.

Isu utama dengan baris keempat (d) ialah salutan tidak sekata, termasuk dua ketebalan berbeza permukaan positif dan negatif, dan tiada salutan pada satu sisi. Kecacatan ini disebabkan terutamanya oleh proses salutan atau detasmen salutan semasa proses penyediaan elektrod. Secara amnya, pengesanan CCD disediakan untuk proses penggulungan dan pemotongan plat tiang, dan plat tiang yang rosak ditandakan untuk mengeluarkan produk yang rosak semasa proses penggulungan. Walau bagaimanapun, tiada jaminan 100% penghapusan produk yang rosak. Jika keadaan ini berlaku, kapasiti bateri hilang, dan terdapat ketidakpadanan antara kapasiti elektrod positif dan negatif, yang membawa kepada pemendakan litium dan isu lain.

Kecacatan pada baris kelima (e) ialah kehadiran objek asing bukan logam seperti habuk di dalamnya. Walaupun keadaan ini tidak berbahaya seperti objek asing logam, ia juga boleh menjejaskan prestasi bateri. Apabila saiznya agak besar, ia juga boleh menyebabkan keretakan diafragma dan litar pintas mikro antara kutub positif dan negatif.

Kaedah untuk mendapatkan graf di atas adalah seperti berikut: benamkan keseluruhan teras gegelung ke dalam resin epoksi pelekat A dan B, dan pejal untuk mengekalkan ciri-ciri struktur dalaman teras gegelung. Potong keratan rentas, kisar dengan kertas pasir, gilap untuk dijadikan sampel, dan amati menggunakan mikroskop elektron pengimbasan. Mendapatkan sejumlah besar foto dan mengenal pasti corak kecacatan ini.

Rajah 2 Proses pemerhatian mikrostruktur teras


Di samping itu, mungkin terdapat pecahan tiang di sudut sel luka, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Sekeping tiang terlalu rapuh dan mempunyai ketebalan yang besar, yang sangat terdedah kepada patah tulang.

Di atas ialah peta kecacatan dalaman teras gegelung.