1. Influența procesului de acoperire asupra performanței bateriilor cu litiu
Acoperirea polară se referă în general la un proces de acoperire uniformă a suspensiei agitate pe un colector de curent și uscarea solvenților organici din suspensie. Efectul de acoperire are un impact semnificativ asupra capacității bateriei, rezistenței interne, duratei de viață și siguranței, asigurând acoperirea uniformă a foilor cu electrozi. Selectarea metodelor de acoperire și a parametrilor de control au un impact semnificativ asupra performanței bateriilor litiu-ion, manifestat în principal în:
1) Controlul temperaturii de uscare a acoperirii: Dacă temperatura de uscare în timpul acoperirii este prea scăzută, nu poate garanta uscarea completă a electrodului. Dacă temperatura este prea ridicată, poate provoca crăpare, decojire și alte fenomene pe acoperirea suprafeței electrodului din cauza evaporării rapide a solvenților organici în interiorul electrodului;
2) Densitatea suprafeței de acoperire: Dacă densitatea suprafeței de acoperire este prea mică, este posibil ca capacitatea bateriei să nu atingă capacitatea nominală. Dacă densitatea suprafeței de acoperire este prea mare, este ușor să provocați risipă de ingrediente. În cazuri severe, dacă există un exces de capacitate a electrodului pozitiv, se pot forma dendrite de litiu din cauza precipitațiilor de litiu și străpung separatorul bateriei, provocând un scurtcircuit și prezentând un pericol pentru siguranță;
3) Dimensiunea acoperirii: Dacă dimensiunea acoperirii este prea mică sau prea mare, este posibil ca electrodul pozitiv din interiorul bateriei să nu fie acoperit complet de electrodul negativ. În timpul procesului de încărcare, ionii de litiu sunt încorporați din electrodul pozitiv și se mută la electrolitul care nu este complet acoperit de electrodul negativ. Capacitatea reală a electrodului pozitiv nu poate fi utilizată eficient și, în cazuri grave, în interiorul bateriei se pot forma dendrite de litiu, care pot perfora cu ușurință separatorul și pot cauza deteriorarea circuitului intern al bateriei;
4) Grosimea stratului de acoperire: Dacă grosimea stratului de acoperire este prea subțire sau prea groasă, aceasta va afecta procesul de rulare a electrodului ulterior și nu poate garanta consistența performanței electrodului bateriei.
În plus, acoperirea electrodului este de mare importanță pentru siguranța bateriilor. Înainte de acoperire, trebuie efectuată lucrări 5S pentru a se asigura că nu se amestecă particule, resturi, praf etc. în electrod în timpul procesului de acoperire. Dacă reziduurile sunt amestecate, pot provoca micro-scurtcircuite în interiorul bateriei și, în cazuri severe, poate duce la incendiu și explozie a bateriei.
2. Selectarea echipamentului de acoperire și a procesului de acoperire
Procesul general de acoperire include: desfășurare → îmbinare → tragere → controlul tensiunii → acoperire → uscare → corectare → controlul tensiunii → corectare → înfășurare și alte procese. Procesul de acoperire este complex și există, de asemenea, mulți factori care afectează efectul de acoperire, cum ar fi precizia de fabricație a echipamentului de acoperire, netezimea funcționării echipamentului, controlul tensiunii dinamice în timpul procesului de acoperire, dimensiunea aerului. debitul în timpul procesului de uscare și curba de control al temperaturii. Prin urmare, alegerea procesului de acoperire adecvat este extrem de importantă.
În general, atunci când alegeți o metodă de acoperire, trebuie luați în considerare mai mulți factori, inclusiv numărul de straturi care trebuie acoperite, grosimea acoperirii umede, proprietățile reologice ale lichidului de acoperire, precizia necesară a acoperirii, suportul sau substratul de acoperire, și viteza de acoperire.
Pe lângă factorii de mai sus, este necesar să se ia în considerare și situația specifică și caracteristicile acoperirii electrodului. Caracteristicile acoperirii electrodului bateriei cu litiu-ion sunt: ① acoperire cu un singur strat cu două fețe; ② Acoperirea umedă a suspensiei este relativ groasă (100-300 μ m); ③ Suspensia este un fluid non-newtonian cu vâscozitate ridicată; ④ Cerința de precizie pentru acoperirea filmului polar este ridicată, similară cu cea a acoperirii filmului; ⑤ Suportul de acoperire este format din folie de aluminiu și folie de cupru cu o grosime de 10-20 μ m; ⑥ În comparație cu viteza de acoperire a filmului, viteza de acoperire a polarizatorului nu este mare. Ținând cont de factorii de mai sus, în general echipamentele de laborator adoptă un tip de racletă, bateriile de consum litiu-ion folosesc în cea mai mare parte un tip de transfer de acoperire cu rolă, iar bateriile de putere folosesc în mare parte o metodă de extrudare cu fante.
Acoperire cu racletă: substratul foliei trece prin rola de acoperire și intră direct în contact cu rezervorul de nămol. Slam în exces este aplicat pe substratul foliei. Când substratul trece între rola de acoperire și racletă, spațiul dintre racletă și substrat determină grosimea acoperirii. În același timp, excesul de suspensie este îndepărtat prin răzuire și refluxat, formând o acoperire uniformă pe suprafața substratului. Principalele tipuri de răzuitoare sunt răzuitoarele cu virgulă. Răzuitorul cu virgulă este una dintre componentele cheie ale capului de acoperire. În general, este prelucrat de-a lungul generatricei de pe suprafața rolei circulare pentru a forma o margine ca virgulă. Această racletă are rezistență și duritate ridicate și este ușor de controlat cantitatea de acoperire și precizia. Este potrivit pentru șlamuri cu conținut ridicat de solide și vâscozitate ridicată.
Tip de transfer de acoperire cu rolă: rola de acoperire se rotește pentru a antrena nămolul, iar cantitatea de transfer a nămolului este ajustată prin spațiul dintre răzuitorul cu virgulă. Suspensia este transferată pe substrat prin rotirea rolei din spate și a rolei de acoperire. Procesul este prezentat în Figura 2. Acoperirea cu transfer de acoperire cu role implică două procese de bază: (1) rotația rolei de acoperire antrenează suspensia să treacă prin golul dintre rolele de măsurare, formând o anumită grosime a stratului de suspensie; (2) O anumită grosime a stratului de suspensie este transferată pe materialul foliei prin rotirea rolei de acoperire și a rolei din spate în direcții opuse pentru a forma o acoperire.
Acoperire prin extrudare cu fante: Ca tehnologie de acoperire umedă precisă, așa cum se arată în Figura 3, principiul de lucru este că lichidul de acoperire este extrudat și pulverizat de-a lungul golurilor matriței de acoperire la o anumită presiune și debit și transferat pe substrat. În comparație cu alte metode de acoperire, are multe avantaje, cum ar fi viteza mare de acoperire, precizie ridicată și grosime uniformă umed; Sistemul de acoperire este închis, ceea ce poate împiedica pătrunderea poluanților în timpul procesului de acoperire. Rata de utilizare a nămolului este mare, iar proprietățile nămolului pot fi menținute stabile. Mai multe straturi de acoperire pot fi realizate simultan. Și se poate adapta la diferite intervale de vâscozitate și conținut solid de șlam și are o adaptabilitate mai puternică în comparație cu procesul de acoperire prin transfer.
3. Defecte de acoperire și factori de influență
Reducerea defectelor de acoperire, îmbunătățirea calității și a randamentului acoperirii și reducerea costurilor în timpul procesului de acoperire sunt aspecte importante care trebuie studiate în tehnologia de acoperire. Problemele comune în procesul de acoperire includ cap gros și coadă subțire, margini groase pe ambele părți, puncte ca pete întunecate, suprafață aspră și folie expusă. Grosimea capului și a cozii poate fi ajustată prin timpul de deschidere și închidere a supapei de acoperire sau a supapei intermitente. Problema marginilor groase poate fi îmbunătățită din punct de vedere al proprietăților șlamului, ajustarea spațiului de acoperire, debitul de șlam etc. Rugozitatea suprafeței, neuniformitatea și dungile pot fi îmbunătățite prin stabilizarea materialului foliei, reducerea vitezei și ajustarea unghiului. a cuțitului de aer.
Substrat - Slam
Relația dintre proprietățile fizice de bază ale șlamului și acoperirii: în procesul propriu-zis, vâscozitatea șlamului are un anumit impact asupra efectului de acoperire. Vâscozitatea suspensiei preparate variază în funcție de materiile prime ale electrodului, raportul de suspensie și tipul de liant selectat. Când vâscozitatea suspensiei este prea mare, acoperirea nu poate fi efectuată în mod continuu și stabil, iar efectul de acoperire este, de asemenea, afectat.
Uniformitatea, stabilitatea, efectele de margine și de suprafață ale lichidului de acoperire sunt direct determinate de proprietățile reologice ale lichidului de acoperire, determinând astfel în mod direct calitatea acoperirii. Analiza teoretică, tehnicile experimentale de acoperire, tehnicile cu elemente finite din dinamica fluidelor și alte metode de cercetare pot fi utilizate pentru a studia fereastra de acoperire, care se referă la intervalul de operare a procesului care poate obține o acoperire stabilă și obține o acoperire uniformă.
Substrat - cupru și folie de aluminiu
Tensiune superficială: Tensiunea superficială a foliei de aluminiu de cupru trebuie să fie mai mare decât cea a soluției acoperite, altfel soluția va fi dificil de răspândit fără probleme pe substrat, rezultând o calitate slabă a acoperirii. Un principiu de urmat este ca tensiunea superficială a soluției de acoperit să fie cu 5 dine/cm mai mică decât cea a substratului, deși aceasta este doar aspră. Tensiunea superficială a soluției și a substratului poate fi ajustată prin ajustarea formulei sau a tratamentului de suprafață al substratului. Măsurarea tensiunii superficiale pentru ambele ar trebui să fie, de asemenea, inclusă ca element de testare pentru controlul calității.
Grosimea uniformă: în procesele similare cu acoperirea cu racletă, grosimea neuniformă pe substrat poate duce la grosimea neuniformă a stratului de acoperire. Deoarece în procesul de acoperire, grosimea acoperirii este controlată de spațiul dintre racletă și substrat. Dacă există o grosime mai mică a substratului în direcția transversală, mai multă soluție va trece prin acea zonă și grosimea stratului va fi mai groasă și invers. Dacă se observă fluctuația grosimii substratului de la indicatorul de grosime, fluctuația finală a grosimii filmului va indica, de asemenea, aceeași abatere. În plus, abaterea laterală a grosimii poate duce și la defecte la înfășurare. Deci, pentru a evita astfel de defecte, este important să se controleze grosimea materiilor prime
Electricitate statică: Pe linia de acoperire, pe suprafața substratului se generează multă electricitate statică în timpul desfășurării și trecerii prin rolă. Electricitatea statică generată poate absorbi cu ușurință straturile de aer și cenușă pe rolă, provocând defecte de acoperire. În timpul procesului de descărcare, electricitatea statică poate provoca, de asemenea, defecte de aspect electrostatic pe suprafața de acoperire și, mai grav, poate provoca chiar incendii. Dacă umiditatea este scăzută iarna, problema de electricitate statică pe linia de acoperire va fi mai proeminentă și mai gravă. Cel mai eficient mod de a reduce astfel de defecte este menținerea umidității ambientale cât mai ridicate, împământarea liniei de acoperire și instalarea unor dispozitive antistatice.
Curățenia: Impuritățile de pe suprafața substratului pot provoca defecte fizice precum denivelări, murdărie etc. Prin urmare, în procesul de producție al substratului, este necesar să se controleze bine curățenia materiilor prime. Rolele de curățare a filmului online sunt o metodă relativ eficientă pentru îndepărtarea impurităților din substrat. Deși nu toate impuritățile de pe membrană pot fi îndepărtate, aceasta poate îmbunătăți în mod eficient calitatea materiilor prime și poate reduce pierderile.
4. Harta defectelor electrozilor bateriei cu litiu
【1】 Defecte de bule în acoperirea electrodului negativ al bateriilor litiu-ion
【2】 Pinhole
【3】 Zgârieturi
【4】 Marginea groasă
【5】 Particule agregate pe suprafața electrodului negativ
【6】 Particule agregate pe suprafața electrodului pozitiv
【7】 Fisura polara a sistemului de apa
【8】 Contracția suprafeței polarizatorului
【9】 Zgârieturi pe suprafața polarizatorului
【10】 Aplicați dungi verticale
【11】 Crăpături rulante în zona parțial uscată a polarizatorului
【12】 Riduri pe marginea rolei polarizatoare
【13】 Înveliș de tăiere cu electrod negativ și detașare folie
【14】 Bavuri de tăiere felii polare
【15】 Marginea undă de tăiere a feliei polare
5. Uniformitatea acoperirii
Așa-numita uniformitate a acoperirii se referă la consistența grosimii acoperirii sau la distribuția adezivului în zona de acoperire. Cu cât este mai bună consistența grosimii acoperirii sau cantitatea de adeziv, cu atât este mai bună uniformitatea acoperirii și invers. Nu există un indice de măsurare unificat pentru uniformitatea acoperirii, care poate fi măsurat prin abaterea sau deviația procentuală a grosimii acoperirii sau a cantității de adeziv în fiecare punct dintr-o anumită zonă în raport cu grosimea medie a acoperirii sau cantitatea de adeziv din acea zonă, sau prin diferența dintre grosimea maximă și minimă a stratului de acoperire sau cantitatea de adeziv într-o anumită zonă. Grosimea acoperirii este de obicei exprimată în µm.
Uniformitatea acoperirii este utilizată pentru a evalua starea generală de acoperire a unei zone. Dar în producția reală, de obicei ne pasă mai mult de uniformitatea atât în direcția orizontală, cât și în cea verticală a substratului. Așa-numita uniformitate laterală se referă la uniformitatea în direcția lățimii acoperirii (sau direcția laterală a mașinii). Așa-numita uniformitate longitudinală se referă la uniformitatea în direcția lungimii acoperirii (sau direcția de deplasare a substratului).
Există diferențe semnificative în amploarea, factorii de influență și metodele de control ale erorilor de aplicare a adezivului orizontal și vertical. În general, cu cât lățimea substratului (sau a acoperirii) este mai mare, cu atât este mai dificil să controlezi uniformitatea laterală. Pe baza de ani de experiență practică în acoperire, atunci când lățimea substratului este sub 800 mm, uniformitatea laterală este de obicei ușor garantată; Când lățimea substratului este între 1300-1800mm, uniformitatea laterală poate fi adesea controlată bine, dar este dificil și necesită un nivel considerabil de expertiză profesională; Când lățimea substratului este peste 2000 mm, este foarte dificil să controlați uniformitatea laterală și doar câțiva producători o pot descurca bine. Pe măsură ce lotul de producție (adică lungimea acoperirii) crește, uniformitatea longitudinală poate deveni o provocare sau dificultate mai mare decât uniformitatea transversală.