Карта внутрішніх дефектів елементів обмотки літієвої батареї

Карта внутрішніх дефектів елементів обмотки літієвої батареї

Намотування є ключовим процесом у процесі виробництва літій-іонних акумуляторів, який збирає позитивні та негативні електродні пластини та сепаратори. У разі виявлення дефектних виробів весь сердечник котушки, включаючи пластини позитивного та негативного електродів і сепаратори, витрачається. Коефіцієнт продуктивності має значний вплив на вартість виробництва батареї, а також впливає на продуктивність і безпеку батареї.

Загалом загальні карти внутрішніх дефектів сердечника котушки показані на наступному малюнку, і кожна карта включає пластину позитивного електрода, діафрагму та пластину негативного електрода.

Рисунок 1 Карта внутрішніх дефектів сердечника котушки

Серед них перший ряд (а) — звичайний візерунок без внутрішніх дефектів.

Третє фото у другому рядку (b) показує деформацію вигину електродної пластини, яка може бути пов’язана з недостатнім контролем натягу в процесі намотування та згинанням електродної пластини. Цей дефект може спричинити велику кількість зморшок на електроді батареї під час повторного розширення та звуження під час заряджання та розряджання, обмежуючи використання ємності, і може призвести до таких проблем, як випадання літію.

Дефект у третьому рядку (c) — це наявність металевих сторонніх предметів на діафрагмі, які могли потрапити під час підготовки електрода або процесів транспортування, таких як прокатка електрода, різання та інші процеси. Також можливо, що обрізки фольги, утворені розрізанням обмотки, обробляють полюсні наконечники. Металеві сторонні предмети можуть спричинити мікрокоротке замикання всередині батареї, викликати сильний саморозряд і становити загрозу безпеці. Загальні методи виявлення в основному включають випробування опору напруги ізоляції сердечника батареї, моніторинг високотемпературного старіння та оцінку саморозряду k-значення невідповідних продуктів.

Основною проблемою четвертого ряду (d) є нерівне покриття, включаючи дві різні товщини позитивної та негативної поверхонь і відсутність покриття з одного боку. Цей дефект в основному спричинений процесом нанесення покриття або відшаруванням покриття під час процесу підготовки електрода. Як правило, ПЗС-детектор налаштовується для процесів прокатки та різання полюсних пластин, а дефектні полюсні пластини маркуються для видалення дефектних виробів під час процесу намотування. Однак гарантії 100% усунення бракованої продукції немає. Якщо така ситуація виникає, ємність батареї втрачається, і виникає невідповідність між ємністю позитивного та негативного електродів, що призводить до осадження літію та інших проблем.

Дефект п'ятого ряду (е) - наявність всередині неметалевих сторонніх предметів, наприклад пилу. Хоча ця ситуація не така шкідлива, як металеві сторонні предмети, вона також може вплинути на продуктивність акумулятора. Якщо розмір відносно великий, це також може призвести до розтріскування діафрагми та мікрокороткого замикання між позитивним і негативним полюсами.

Метод для отримання наведеного вище графіка полягає в наступному: вставте весь сердечник котушки в клейку епоксидну смолу A і B і затвердіть, щоб зберегти внутрішні структурні характеристики сердечника котушки. Виріжте поперечний зріз, відшліфуйте його наждачним папером, відполіруйте, щоб зробити зразок, і спостерігайте за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Отримали велику кількість фотографій і ідентифікували ці шаблони дефектів.

Рисунок 2 Процес спостереження мікроструктури ядра


Крім того, може статися поломка полюса в кутах комірки з раною, як показано на малюнку 3. Полюсний наконечник занадто крихкий і має велику товщину, що особливо схильне до руйнування.

Вище наведено карту внутрішніх дефектів сердечника котушки.