Десять основних проблем і аналіз у виробництві літієвих батарей

Десять основних проблем і аналіз у виробництві літієвих батарей

1、 Яка причина появи точкових отворів у покритті негативного електрода? Це тому, що матеріал погано диспергований? Чи можливо, що причиною є поганий гранулометричний склад матеріалу?

Поява дірок повинна бути викликана наступними факторами: 1. Фольга не чиста; 2. Струмопровідний агент не диспергований; 3. Основний матеріал негативного електрода не диспергований; 4. Деякі інгредієнти у формулі містять домішки; 5. Частинки провідного агента нерівномірні, і їх важко розсіяти; 6. Частинки негативного електрода нерівномірні, і їх важко розсіяти; 7. Є проблеми з якістю самих формульних матеріалів; 8. Бак для змішування не був ретельно очищений, що призвело до залишків сухого порошку всередині бака. Просто перейдіть до моніторингу процесів і самостійно проаналізуйте конкретні причини.

Крім того, щодо чорних плям на діафрагмі, я з ними стикався багато років тому. Дозвольте мені спочатку коротко відповісти на них. Виправте будь-які помилки. Відповідно до аналізу було встановлено, що чорні плями викликані місцевою високою температурою сепаратора, спричиненою поляризаційним розрядом батареї, і порошок негативного електрода прилипає до сепаратора. Поляризаційний розряд спричинений наявністю активних речовин, приєднаних до порошку в котушці батареї через матеріальні та технологічні причини, що призводить до поляризаційного розряду після того, як батарея сформована та заряджена. Щоб уникнути вищевказаних проблем, спочатку необхідно використовувати відповідні процеси змішування, щоб усунути зв’язок між активними речовинами та металевими колективами, а також уникати штучного видалення порошку під час виготовлення пластин акумулятора та складання акумулятора.

Додавання деяких добавок, які не впливають на роботу батареї під час процесу нанесення покриття, справді може покращити певні характеристики електрода. Звичайно, додаванням цих компонентів до електроліту можна досягти ефекту консолідації. Локальна висока температура діафрагми зумовлена ​​нерівномірністю електродних пластин. Строго кажучи, це відноситься до мікрокороткого замикання, яке може спричинити локальну високу температуру та може спричинити втрату порошку негативним електродом.

2、 Які причини надмірного внутрішнього опору акумулятора?

З точки зору технології:

1). Інгредієнт позитивного електрода має занадто мало провідного агента (провідність між матеріалами погана, оскільки провідність самого літій-кобальту дуже погана)

2). Надто багато клею для компонента позитивного електрода. (Клеї, як правило, є полімерними матеріалами з сильними ізоляційними властивостями)

3). Надмірна кількість клею для компонентів негативного електрода. (Клеї, як правило, є полімерними матеріалами з сильними ізоляційними властивостями)

4). Нерівномірний розподіл інгредієнтів.

5). Неповний сполучний розчинник під час приготування інгредієнтів. (Не повністю розчинний у NMP, воді)

6). Щільність поверхні суспензії покриття занадто висока. (Довга відстань міграції іонів)

7). Щільність ущільнення занадто висока, а прокат занадто ущільнений. (Надмірне скочування може призвести до пошкодження структури активних речовин)

8). Вушко позитивного електрода не міцно зварене, що призводить до фактичного зварювання.

9). Вушко негативного електрода не міцно приварене або заклепане, що призводить до помилкового спаювання або від’єднання.

10). Обмотка не затягнута, а сердечник ослаблений. (Збільште відстань між пластинами позитивного та негативного електродів)

11). Вушко позитивного електрода не міцно приварене до корпусу.

12). Вушко негативного електрода та полюс не міцно зварені.

13). Якщо температура запікання батареї занадто висока, діафрагма зменшиться. (Зменшена апертура діафрагми)

14). Недостатня кількість впорскування рідини (провідність знижується, внутрішній опір швидко зростає після циркуляції!)

15). Час зберігання після впорскування рідини занадто короткий, і електроліт не повністю просочується

16). Не повністю активований під час формування.

17). Надмірний витік електроліту в процесі формування.

18). Недостатній контроль води під час виробничого процесу, що призводить до розширення батареї.

19). Напруга заряджання батареї встановлено занадто високо, що спричиняє перезаряд.

20). Невиправдане середовище зберігання акумулятора.

З точки зору матеріалів:

21). Матеріал позитивного електрода має високу стійкість. (Погана провідність, наприклад, фосфат літію заліза)

22). Вплив матеріалу діафрагми (товщина діафрагми, мала пористість, малий розмір пор)

23). Вплив електролітних матеріалів. (Низька провідність і висока в'язкість)

24). Вплив матеріалу PVDF на позитивний електрод. (висока маса або молекулярна маса)

25). Вплив провідного матеріалу позитивного електрода. (Погана провідність, високий опір)

26). Вплив матеріалів позитивних і негативних електродів для вух (тонка товщина, погана провідність, неоднакова товщина та низька чистота матеріалу)

27). Матеріали з мідної та алюмінієвої фольги мають погану електропровідність або поверхневі оксиди.

28). Внутрішній опір заклепувального контакту полюса кришки занадто високий.

29). Матеріал негативного електрода має високий опір. інші аспекти

30). Відхилення приладів для перевірки внутрішнього опору.

31). Операція людини.

3、 На які проблеми слід звернути увагу при нерівномірному покритті електродних пластин?

Ця проблема досить поширена, і спочатку її було відносно легко вирішити, але багато працівників, які займаються нанесенням покриттів, не вміють узагальнювати, в результаті чого деякі існуючі проблемні точки за замовчуванням вважаються нормальними та неминучими явищами. По-перше, необхідно чітко розуміти фактори, що впливають на поверхневу щільність, і фактори, що впливають на стабільне значення поверхневої щільності, щоб цілеспрямовано вирішити проблему.

До факторів, що впливають на щільність поверхні покриття, відносяться:

1). Фактори самого матеріалу

2). Формула

3). Змішування матеріалів

4). Середовище покриття

5). Вістря ножа

6). В'язкість суспензії

7). Полюсна швидкість

8). Рівність поверхні

9). Точність машини для нанесення покриття

10). Духова сила вітру

11). Натяг покриття і так далі

Фактори, що впливають на однорідність електрода:

1). Якість гною

2). В'язкість суспензії

3). Швидкість руху

4). Натяг фольги

5). Метод балансу напруги

6). Довжина тяги покриття

7). Шум

8). Рівність поверхні

9). Плоскість леза

10). Площинність фольгованого матеріалу та ін

Вище наведено лише перелік деяких факторів, і вам потрібно самостійно проаналізувати причини, щоб конкретно усунути фактори, що викликають аномальну щільність поверхні.

4、 Чи існує якась особлива причина, чому алюмінієва фольга та мідна фольга використовуються для струмознімання позитивних і негативних електродів? Чи є проблеми з використанням у зворотному напрямку? Ви бачили багато літератури, де безпосередньо використовується сітка з нержавіючої сталі? Є різниця?

1). Обидва використовуються як збирачі рідини, оскільки вони мають хорошу провідність, м’яку текстуру (що також може бути корисним для склеювання), і є відносно поширеними та недорогими. Одночасно обидві поверхні можуть утворювати шар оксидної захисної плівки.

2). Оксидний шар на поверхні міді відноситься до напівпровідників, з електронною провідністю. Шар оксиду занадто товстий і має високий імпеданс; Шар оксиду на поверхні алюмінію є ізолятором, і шар оксиду не може проводити електрику. Однак через його малу товщину електронна провідність досягається за рахунок тунельного ефекту. Якщо оксидний шар товстий, рівень електропровідності алюмінієвої фольги є поганим і навіть ізоляції. Перед використанням найкраще очистити поверхню колектора рідини, щоб видалити масляні плями та товсті шари оксиду.

3). Потенціал позитивного електрода високий, а тонкий шар оксиду алюмінію дуже щільний, що може запобігти окисленню колектора. Оксидний шар мідної фольги відносно пухкий, і для запобігання його окислення краще мати менший потенціал. У той же час для Li важко утворити інтеркаляційний сплав літію з Cu при низькому потенціалі. Однак, якщо поверхня міді сильно окислена, літій буде реагувати з оксидом міді з дещо вищим потенціалом. AL-фольга не може використовуватися як негативний електрод, оскільки при низьких потенціалах може відбуватися легування LiAl.

4). Збір рідини вимагає чистого складу. Нечистий склад AL призведе до некомпактної поверхні лицьової маски та ямкової корозії, і навіть більше, руйнування поверхні лицьової маски призведе до утворення сплаву LiAl. Мідна сітка очищається сульфатом гідрогену, а потім обпалюється деіонізованою водою, тоді як алюмінієва сітка очищається аміачною сіллю, а потім обпалюється деіонізованою водою. Провідний ефект сітки для розпилення хороший.

5、 Під час вимірювання короткого замикання сердечника котушки використовується тестер короткого замикання батареї. Коли напруга висока, він може точно перевірити комірку короткого замикання. Крім того, який принцип пробою високої напруги тестера короткого замикання?

Наскільки висока напруга використовується для вимірювання короткого замикання в елементі батареї, залежить від таких факторів:

1). технологічний рівень вашої компанії;

2). Конструктивне оформлення самої батареї

3). Матеріал мембрани акумулятора

4). Призначення акумулятора

Різні компанії використовують різну напругу, але багато компаній використовують однакову напругу незалежно від розміру моделі чи потужності. Наведені вище фактори можна розташувати в порядку спадання: 1>4>3>2, що означає, що рівень напруги короткого замикання визначає рівень процесу вашої компанії.

Простіше кажучи, принцип пробою зумовлений наявністю потенційних факторів короткого замикання, таких як пил, частинки, великі отвори діафрагми, задирки тощо між електродом і діафрагмою, які можна назвати слабкими ланками. При фіксованій і високій напрузі ці слабкі ланки роблять контактний опір між пластинами позитивного та негативного електродів меншим, ніж деінде, полегшуючи іонізацію повітря та генерування дуги; Крім того, позитивний і негативний полюси вже замкнуті накоротко, а точки контакту малі. В умовах високої напруги через ці маленькі точки контакту миттєво проходять великі струми, перетворюючи електричну енергію в теплову, що призводить до миттєвого плавлення або руйнування мембрани.

6、 Який вплив розміру частинок матеріалу на розрядний струм?

Простіше кажучи, чим менший розмір частинок, тим краща провідність. Чим більший розмір частинок, тим гірша провідність. Природно, високошвидкісні матеріали, як правило, мають високу структуру, дрібні частинки та високу провідність.

Лише з теоретичного аналізу, як досягти цього на практиці, можуть пояснити лише друзі, які виготовляють матеріали. Поліпшення провідності матеріалів з дрібними частинками є дуже складним завданням, особливо для нанорозмірних матеріалів, і матеріали з дрібними частинками матимуть відносно мале ущільнення, тобто малу об’ємну ємність.

7、 Пластини позитивного та негативного електродів відскочили на 10 мкм після випікання протягом 12 годин після згортання, чому такий великий відскок?

Існує два основні чинники впливу: матеріали та процеси.

1). Ефективність матеріалів визначає коефіцієнт відскоку, який відрізняється для різних матеріалів; Той самий матеріал, різні формули та різні коефіцієнти відскоку; Той самий матеріал, та сама формула, товщина таблетки різна, а коефіцієнт відскоку інший;

2). Якщо керування процесом погане, це також може спричинити відскок. Час зберігання, температура, тиск, вологість, спосіб укладання, внутрішня напруга, обладнання тощо.

8、 Як вирішити проблему витоку циліндричних батарей?

Після впорскування рідини циліндр закривається та герметизується, тому герметизація, природно, стає складністю герметизації циліндра. В даний час, мабуть, існує кілька способів герметизації циліндричних батарей:

1). Пломбування лазерним зварюванням

2). Ущільнювальне кільце ущільнення

3). Ущільнення клеєм

4). Ультразвукова віброгерметизація

5). Комбінація двох або більше типів ущільнень, згаданих вище

6). Інші методи пломбування

Кілька причин протікання:

1). Погане ущільнення може спричинити витік рідини, що зазвичай призводить до деформації та забруднення зони ущільнення, що вказує на погане ущільнення.

2). Стабільність ущільнення також є фактором, тобто воно проходить перевірку під час ущільнення, але область ущільнення легко пошкодити, що спричиняє витік рідини.

3). Під час формування або випробування утворюється газ для досягнення максимального навантаження, яке може витримати ущільнення, що може вплинути на ущільнення та спричинити витік рідини. Відмінність від пункту 2 полягає в тому, що пункт 2 відноситься до дефектного витоку продукту, тоді як пункт 3 відноситься до руйнівного витоку, що означає, що ущільнення є кваліфікованим, але надмірний внутрішній тиск може спричинити пошкодження ущільнення.

4). Інші методи витоку.

Конкретне рішення залежить від причини витоку. Поки причину виявлено, її легко вирішити, але складність полягає в тому, що причину важко знайти, оскільки герметичність циліндра відносно важко перевірити, і це здебільшого відноситься до типу пошкоджень, які використовуються для вибіркової перевірки .

9、 Під час проведення експериментів завжди є надлишок електроліту. Чи впливає надлишок електроліту на продуктивність батареї без розливу?

Немає переповнення? Є кілька ситуацій:

1). Електроліт в самий раз

2). Трохи надлишок електроліту

3). Надмірна кількість електроліту, але не досягає межі

4). Велика кількість електроліту надмірна, наближається до межі

5). Він досяг своєї межі і може бути запечатаний

Перший сценарій ідеальний, без проблем.

Друга ситуація полягає в тому, що невелике перевищення іноді є проблемою точності, іноді проблемою дизайну, і зазвичай трохи перевищення дизайну.

Третій сценарій не є проблемою, це лише марна трата коштів.

Четверта ситуація трохи небезпечна. Оскільки під час використання або процесу тестування акумуляторів різні причини можуть спричинити розкладання електроліту та утворення деяких газів; Батарея нагрівається, викликаючи теплове розширення; Дві вищенаведені ситуації можуть легко спричинити опуклість (також відому як деформація) або витікання батареї, що підвищує загрозу безпеці батареї.

П'ятий сценарій фактично є розширеною версією четвертого сценарію, який становить ще більшу небезпеку.

Якщо перебільшувати, рідина також може стати акумулятором. Тобто вставити як позитивний, так і негативний електроди в контейнер, що містить велику кількість електроліту (наприклад, склянку на 500 мл) одночасно. У цей час позитивний і негативний електроди можуть заряджатися і розряджатися, що також є акумулятором. Тому надлишок електроліту тут не мало. Електроліт - це просто провідне середовище. Однак об’єм батареї обмежений, і в межах цього обмеженого об’єму природно розглядати питання використання простору та деформації.

10、 Чи буде кількість введеної рідини занадто малою, і чи це спричинить вибухання після розділення батареї?

Можна лише сказати, що це може не знадобитися, це залежить від того, наскільки мало рідини вводиться.

1). Якщо елемент батареї повністю просякнутий електролітом, але немає залишків, батарея не буде випирати після поділу ємності;

2). Якщо елемент батареї повністю просякнутий електролітом і є невелика кількість залишків, але кількість рідини, що вводиться, менша за вимоги вашої компанії (звичайно, ця вимога не обов’язково є оптимальним значенням, з невеликим відхиленням), батарея розділеної ємності не буде випирати в цей час;

3). Якщо елемент батареї повністю просякнутий електролітом і є велика кількість залишкового електроліту, але вимоги вашої компанії щодо кількості впорскування вищі за фактичні, так звана недостатня кількість впорскування є лише концепцією компанії, і вона не може справді відображати придатність фактичної кількості впорскування батареї, а розділена ємність батареї не випирає;

4). Істотно недостатній об'єм рідини для ін'єкції. Це також залежить від ступеня. Якщо електроліт ледь здатний просочити елемент батареї, він може або не може здутися після часткової ємності, але ймовірність опуклості батареї вища;

Якщо є серйозна нестача рідини, що вводиться в елемент батареї, електрична енергія під час формування батареї не може бути перетворена в хімічну енергію. У цей час ймовірність вибуху ємнісної комірки становить майже 100%.

Отже, це можна резюмувати таким чином: якщо припустити, що фактична оптимальна кількість рідини, що вводиться в батарею, дорівнює Mg, існує кілька ситуацій, коли кількість рідини, що вводиться, є відносно невеликою:

1). Об’єм впорскування рідини=M: Батарея нормальна

2). Обсяг впорскування рідини трохи менший, ніж M: акумулятор не має підвищеної ємності, і ємність може бути нормальною або трохи нижчою за проектне значення. Імовірність циклічного випинання зростає, а циклічна продуктивність погіршується;

3). Обсяг впорскування рідини набагато менший, ніж M: акумулятор має відносно високу ємність і швидкість вибухання, що призводить до низької ємності та поганої циклічної стабільності. Як правило, через кілька тижнів ємність становить менше 80%.

4). M=0, акумулятор не випирає і не має ємності.