Zemljevid notranjih napak celic navitja litijeve baterije

Zemljevid notranjih napak celic navitja litijeve baterije

Navijanje je ključni proces v procesu izdelave litij-ionskih baterij, pri katerem se plošče pozitivne in negativne elektrode ter separatorji sestavijo skupaj. Če pride do okvarjenih izdelkov, je celotno jedro tuljave, vključno s ploščami pozitivne in negativne elektrode ter separatorji, izgubljeno. Stopnja izkoristka pomembno vpliva na proizvodne stroške baterije, vpliva pa tudi na zmogljivost in varnost baterije.

Na splošno so običajni zemljevidi notranjih napak jedra tuljave prikazani na naslednji sliki in vsak zemljevid vključuje ploščo pozitivne elektrode, diafragmo in ploščo negativne elektrode.

Slika 1 Zemljevid notranjih napak jedra tuljave

Med njimi je prva vrsta (a) normalen vzorec brez notranjih napak.

Tretja fotografija v drugi vrstici (b) prikazuje upogibno deformacijo elektrodne plošče, ki je lahko posledica tega, da napetost ni dobro nadzorovana v procesu navijanja in je elektrodna plošča upognjena. Ta napaka lahko povzroči veliko število gub v elektrodi baterije med ponavljajočim se širjenjem in krčenjem med polnjenjem in praznjenjem, kar omejuje izkoriščenost zmogljivosti, in lahko povzroči težave, kot je izločanje litija.

Napaka v tretji vrsti (c) je prisotnost kovinskih tujkov na diafragmi, ki so se morda vnesli med procesi priprave elektrode ali transporta, kot je valjanje elektrode, rezanje in drugi postopki. Možno je tudi, da ostanki folije nastanejo pri rezanju polov pri procesu navijanja. Kovinski tujki lahko povzročijo mikro kratke stike v bateriji, povzročijo močno samopraznjenje in ogrožajo varnost. Splošne metode odkrivanja vključujejo predvsem testiranje napetostne upornosti izolacije jedra akumulatorja, spremljanje staranja pri visoki temperaturi in presojo k-vrednosti samopraznjenja nekvalificiranih izdelkov.

Glavna težava pri četrti vrsti (d) je neenakomeren premaz, vključno z dvema različnima debelinama pozitivne in negativne površine ter brez premaza na eni strani. To napako v glavnem povzroči postopek nanašanja prevleke ali ločitev prevleke med postopkom priprave elektrode. Na splošno je zaznavanje CCD nastavljeno za postopke valjanja in rezanja polov, okvarjene polovne plošče pa so označene za odstranitev okvarjenih izdelkov med postopkom navijanja. Vendar pa ni zagotovila za 100-odstotno odpravo okvarjenih izdelkov. Če pride do te situacije, se zmogljivost baterije izgubi in pride do neskladja med kapaciteto pozitivne in negativne elektrode, kar povzroči obarjanje litija in druge težave.

Napaka v peti vrsti (e) je prisotnost nekovinskih tujkov, kot je prah v notranjosti. Čeprav ta situacija ni tako škodljiva kot kovinski tujki, lahko vpliva tudi na delovanje baterije. Ko je velikost razmeroma velika, lahko povzroči tudi pokanje diafragme in mikro kratke stike med pozitivnim in negativnim polom.

Metoda za pridobitev zgornjega grafa je naslednja: celotno jedro tuljave vdelajte v lepilno epoksi smolo A in B in utrdite, da ohranite notranje strukturne značilnosti jedra tuljave. Prerez izrežemo, obrusimo z brusnim papirjem, poliramo za vzorec in ga opazujemo z vrstičnim elektronskim mikroskopom. Pridobili smo veliko število fotografij in identificirali te vzorce napak.

Slika 2 Postopek opazovanja mikrostrukture jedra


Poleg tega lahko pride do zloma pola na vogalih navite celice, kot je prikazano na sliki 3. Pol je preveč krhek in ima veliko debelino, kar je še posebej nagnjeno k zlomu.

Zgoraj je zemljevid notranjih napak jedra tuljave.