Χάρτης εσωτερικού ελαττώματος κυψελών περιέλιξης μπαταρίας λιθίου

Εσωτερικός χάρτης ελαττωμάτων κυψελών περιέλιξης μπαταρίας λιθίου

Η περιέλιξη είναι μια βασική διαδικασία στη διαδικασία κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου, η οποία συναρμολογεί τις πλάκες και τους διαχωριστές θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων μαζί. Εάν παρουσιαστούν ελαττωματικά προϊόντα, ολόκληρος ο πυρήνας του πηνίου, συμπεριλαμβανομένων των πλακών και των διαχωριστών θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων, χάνεται. Ο ρυθμός απόδοσης έχει σημαντικό αντίκτυπο στο κόστος κατασκευής της μπαταρίας και επίσης επηρεάζει την απόδοση και την ασφάλεια της μπαταρίας.

Γενικά, οι κοινοί χάρτες εσωτερικών ελαττωμάτων του πυρήνα του πηνίου φαίνονται στο παρακάτω σχήμα και κάθε χάρτης περιλαμβάνει την πλάκα θετικού ηλεκτροδίου, το διάφραγμα και την πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου.

Εικόνα 1 Χάρτης εσωτερικού ελαττώματος του πυρήνα του πηνίου

Μεταξύ αυτών, η πρώτη σειρά (α) είναι ένα κανονικό σχέδιο χωρίς εσωτερικά ελαττώματα.

Η τρίτη φωτογραφία στη δεύτερη σειρά (β) δείχνει μια παραμόρφωση κάμψης της πλάκας του ηλεκτροδίου, η οποία μπορεί να οφείλεται στο ότι η τάση δεν ελέγχεται καλά στη διαδικασία περιέλιξης και η πλάκα του ηλεκτροδίου είναι λυγισμένη. Αυτό το ελάττωμα μπορεί να προκαλέσει μεγάλο αριθμό ρυτίδων στο ηλεκτρόδιο της μπαταρίας κατά την επαναλαμβανόμενη διαστολή και συστολή κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, περιορίζοντας τη χρήση της χωρητικότητας και μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως η καθίζηση λιθίου.

Το ελάττωμα στην τρίτη σειρά (γ) είναι η παρουσία μεταλλικών ξένων αντικειμένων στο διάφραγμα, τα οποία μπορεί να έχουν εισαχθεί κατά τη διάρκεια των διαδικασιών προετοιμασίας ή μεταφοράς του ηλεκτροδίου, όπως η έλαση ηλεκτροδίου, η κοπή και άλλες διαδικασίες. Είναι επίσης πιθανό τα θραύσματα του φύλλου να δημιουργούνται από την κοπή των κομματιών του πόλου της διαδικασίας περιέλιξης. Μεταλλικά ξένα αντικείμενα μπορεί να προκαλέσουν μικροβραχυκυκλώματα στο εσωτερικό της μπαταρίας, να προκαλέσουν σοβαρή αυτοεκφόρτιση και να δημιουργήσουν κινδύνους για την ασφάλεια. Οι γενικές μέθοδοι ανίχνευσης περιλαμβάνουν κυρίως τη δοκιμή αντίστασης τάσης της μόνωσης του πυρήνα της μπαταρίας, την παρακολούθηση της γήρανσης σε υψηλή θερμοκρασία και την εκτίμηση της τιμής k-εκφόρτισης μη εγκεκριμένων προϊόντων.

Το κύριο πρόβλημα με την τέταρτη σειρά (δ) είναι η ανομοιόμορφη επίστρωση, που περιλαμβάνει δύο διαφορετικά πάχη των θετικών και αρνητικών επιφανειών, και χωρίς επίστρωση στη μία πλευρά. Αυτό το ελάττωμα προκαλείται κυρίως από τη διαδικασία επίστρωσης ή την αποκόλληση της επίστρωσης κατά τη διαδικασία προετοιμασίας του ηλεκτροδίου. Γενικά, η ανίχνευση CCD έχει ρυθμιστεί για διεργασίες έλασης και κοπής πλάκας πόλων και οι ελαττωματικές πλάκες πόλων επισημαίνονται για την αφαίρεση ελαττωματικών προϊόντων κατά τη διαδικασία περιέλιξης. Ωστόσο, δεν υπάρχει εγγύηση 100% εξάλειψης των ελαττωματικών προϊόντων. Εάν συμβεί αυτή η κατάσταση, η χωρητικότητα της μπαταρίας χάνεται και υπάρχει αναντιστοιχία μεταξύ της χωρητικότητας του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου, η οποία οδηγεί σε καθίζηση λιθίου και άλλα προβλήματα.

Το ελάττωμα στην πέμπτη σειρά (ε) είναι η παρουσία μη μεταλλικών ξένων αντικειμένων, όπως σκόνη μέσα. Αν και αυτή η κατάσταση δεν είναι τόσο επιβλαβής όσο τα μεταλλικά ξένα αντικείμενα, μπορεί επίσης να επηρεάσει την απόδοση της μπαταρίας. Όταν το μέγεθος είναι σχετικά μεγάλο, μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ρωγμές του διαφράγματος και μικροβραχυκυκλώματα μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου.

Η μέθοδος για τη λήψη του παραπάνω γραφήματος είναι η εξής: ενσωματώστε ολόκληρο τον πυρήνα του πηνίου σε συγκολλητική εποξειδική ρητίνη Α και Β και στερεοποιήστε για να διατηρήσετε τα εσωτερικά δομικά χαρακτηριστικά του πυρήνα του πηνίου. Κόψτε τη διατομή, τρίψτε την με γυαλόχαρτο, γυαλίστε τη για να φτιάξετε δείγμα και παρατηρήστε τη χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Έλαβε μεγάλο αριθμό φωτογραφιών και εντόπισε αυτά τα μοτίβα ελαττωμάτων.

Εικόνα 2 Διαδικασία παρατήρησης της μικροδομής του πυρήνα


Επιπλέον, μπορεί να υπάρξει σπάσιμο του πόλου στις γωνίες του τραυματισμένου κυττάρου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Το κομμάτι του στύλου είναι πολύ εύθραυστο και έχει μεγάλο πάχος, το οποίο είναι ιδιαίτερα επιρρεπές σε κάταγμα.

Το παραπάνω είναι ο εσωτερικός χάρτης ελαττωμάτων του πυρήνα του πηνίου.