Мапа унутрашњег квара ћелија намотаја литијумске батерије

Мапа унутрашњег квара ћелија намотаја литијумске батерије

Намотавање је кључни процес у процесу производње литијум-јонских батерија, који заједно саставља плоче позитивне и негативне електроде и сепараторе. Ако се појаве неисправни производи, цело језгро завојнице, укључујући плоче и сепараторе позитивне и негативне електроде, се губи. Стопа приноса има значајан утицај на цену производње батерије, а такође утиче на перформансе и безбедност батерије.

Генерално, уобичајене мапе унутрашњих дефеката језгра завојнице су приказане на следећој слици, а свака мапа укључује плочу позитивне електроде, дијафрагму и плочу негативне електроде.

Слика 1 Мапа унутрашњих дефеката језгра завојнице

Међу њима, први ред (а) је нормалан образац без унутрашњих дефеката.

Трећа фотографија у другом реду (б) приказује деформацију савијања плоче електроде, која може бити последица тога што напетост није добро контролисана у процесу намотавања и савијена плоча електроде. Овај квар може изазвати велики број бора на електроди батерије током поновљеног ширења и контракције током пуњења и пражњења, ограничавајући искоришћеност капацитета и може довести до проблема као што је таложење литијума.

Дефект у трећем реду (ц) је присуство металних страних предмета на дијафрагми, који су можда унети током процеса припреме електроде или транспорта, као што су ваљање електроде, сечење и други процеси. Такође је могуће да остаци фолије настају сечењем стубова за намотавање. Метални страни предмети могу да изазову микро кратке спојеве унутар батерије, да изазову озбиљно самопражњење и представљају безбедносне опасности. Опште методе детекције углавном укључују испитивање напонске отпорности изолације језгра батерије, праћење старења при високим температурама и самопражњење к-вредности неквалификованих производа.

Главни проблем са четвртим редом (д) је неуједначен премаз, укључујући две различите дебљине позитивне и негативне површине, и без премаза на једној страни. Овај дефект је углавном узрокован процесом наношења премаза или одвајањем премаза током процеса припреме електроде. Генерално, ЦЦД детекција је постављена за процесе ваљања и сечења стубних плоча, а неисправне полне плоче су означене да би се уклонили неисправни производи током процеса намотавања. Међутим, не постоји гаранција за 100% елиминацију неисправних производа. Ако дође до ове ситуације, капацитет батерије се губи и постоји неусклађеност између капацитета позитивне и негативне електроде, што доводи до таложења литијума и других проблема.

Дефект у петом реду (е) је присуство неметалних страних предмета као што је прашина унутра. Иако ова ситуација није толико штетна као метални страни предмети, она такође може утицати на перформансе батерије. Када је величина релативно велика, то такође може довести до пуцања дијафрагме и микро кратких спојева између позитивних и негативних полова.

Метода за добијање горњег графикона је следећа: уградити цело језгро завојнице у А и Б лепљиву епоксидну смолу и очврснути да би се одржале унутрашње структурне карактеристике језгра завојнице. Изрежите попречни пресек, избрусите га брусним папиром, полирајте га да бисте направили узорак и посматрајте га помоћу скенирајуће електронске микроскопије. Добили смо велики број фотографија и идентификовали ове дефектне обрасце.

Слика 2 Процес посматрања микроструктуре језгра


Поред тога, може доћи до ломљења стуба на угловима ћелије ране, као што је приказано на слици 3. Стуб је превише крт и има велику дебљину, што је посебно склоно ломовима.

Горе наведено је мапа унутрашњих дефеката језгра завојнице.