Карта внутренних дефектов обмоточных элементов литиевой батареи

Карта внутренних дефектов обмоточных элементов литиевой батареи

Намотка — это ключевой процесс в процессе производства литий-ионных аккумуляторов, при котором соединяются вместе пластины положительных и отрицательных электродов и сепараторы. При обнаружении бракованной продукции весь сердечник катушки, включая пластины положительных и отрицательных электродов и сепараторы, идет впустую. Уровень текучести оказывает существенное влияние на стоимость производства батареи, а также влияет на производительность и безопасность батареи.

Как правило, общие карты внутренних дефектов сердечника катушки показаны на следующем рисунке, и каждая карта включает в себя пластину положительного электрода, диафрагму и пластину отрицательного электрода.

Рисунок 1. Карта внутренних дефектов сердечника катушки

Среди них первый ряд (а) представляет собой обычный рисунок без внутренних дефектов.

На третьей фотографии во втором ряду (б) показана деформация изгиба электродной пластины, которая может быть связана с тем, что натяжение плохо контролируется в процессе намотки и изгибается электродная пластина. Этот дефект может вызвать большое количество складок на электроде батареи во время многократного расширения и сжатия во время зарядки и разрядки, что ограничивает использование емкости и может привести к таким проблемам, как осаждение лития.

Дефект третьего ряда (в) – наличие на диафрагме металлических инородных предметов, которые могли попасть в процессы подготовки или транспортировки электродов, например, при прокатке, резке и других процессах электрода. Также возможно, что обрезки фольги образуются при обрезке полюсных наконечников процесса обмотки. Металлические посторонние предметы могут вызвать микрокороткие замыкания внутри аккумулятора, вызвать сильный саморазряд и создать угрозу безопасности. Общие методы обнаружения в основном включают в себя испытание сопротивления изоляции сердечника батареи под напряжением, мониторинг высокотемпературного старения и определение значения k саморазряда неквалифицированных продуктов.

Основная проблема четвертого ряда (d) — неравномерное покрытие, включая две разные толщины положительной и отрицательной поверхностей, а также отсутствие покрытия на одной стороне. Этот дефект в основном вызван процессом нанесения покрытия или отслоением покрытия в процессе подготовки электрода. Как правило, обнаружение ПЗС-матрицы устанавливается для процессов прокатки и резки полюсных пластин, а дефектные полюсные пластины маркируются для удаления дефектных изделий в процессе намотки. Однако нет гарантии 100% устранения бракованной продукции. В этом случае емкость аккумулятора теряется, а емкость положительного и отрицательного электрода не совпадает, что приводит к осаждению лития и другим проблемам.

Дефект пятого ряда (д) заключается в наличии внутри неметаллических посторонних предметов типа пыли. Хотя эта ситуация не так опасна, как металлические посторонние предметы, она также может повлиять на работу аккумулятора. Если размер относительно велик, это также может привести к растрескиванию диафрагмы и микрокоротким замыканиям между положительным и отрицательным полюсами.

Метод получения приведенного выше графика заключается в следующем: встроить весь сердечник катушки в клейкую эпоксидную смолу A и B и затвердеть, чтобы сохранить внутренние структурные характеристики сердечника катушки. Вырежьте поперечное сечение, отшлифуйте его наждачной бумагой, отполируйте, чтобы получить образец, и наблюдайте за ним с помощью сканирующей электронной микроскопии. Было получено большое количество фотографий и выявлены эти дефекты.

Рисунок 2. Процесс наблюдения микроструктуры ядра


Кроме того, в углах намотанной ячейки может произойти поломка полюса, как показано на рисунке 3. Полюсный наконечник слишком хрупок и имеет большую толщину, что особенно склонно к разрушению.

Выше представлена ​​карта внутренних дефектов сердечника катушки.