Diez principales problemas y análisis en la producción de baterías de litio

Diez principales problemas y análisis en la producción de baterías de litio

1. ¿Cuál es el motivo de los poros en el revestimiento del electrodo negativo? ¿Será porque el material no está bien disperso? ¿Es posible que la razón sea la mala distribución del tamaño de partículas del material?

La aparición de poros debe deberse a los siguientes factores: 1. La lámina no está limpia; 2. El agente conductor no está disperso; 3. El material principal del electrodo negativo no está disperso; 4. Algunos ingredientes de la fórmula contienen impurezas; 5. Las partículas del agente conductor son desiguales y difíciles de dispersar; 6. Las partículas del electrodo negativo son desiguales y difíciles de dispersar; 7. Hay problemas de calidad con los propios materiales de las fórmulas; 8. El recipiente de mezcla no se limpió a fondo, lo que provocó que quedara polvo seco residual dentro del recipiente. Simplemente vaya al seguimiento del proceso y analice usted mismo los motivos específicos.

Además, con respecto a los puntos negros en el diafragma, los encontré hace muchos años. Primero déjame responderlas brevemente. Corrija cualquier error. Según el análisis, se ha determinado que los puntos negros son causados ​​por la alta temperatura local del separador provocada por la descarga de polarización de la batería, y el polvo del electrodo negativo se adhiere al separador. La descarga por polarización es causada por la presencia de sustancias activas adheridas al polvo en la bobina de la batería debido a razones de material y proceso, lo que resulta en una descarga por polarización después de que la batería se forma y carga. Para evitar los problemas anteriores, primero es necesario utilizar procesos de mezcla adecuados para resolver la unión entre las sustancias activas y los colectivos metálicos, y evitar la eliminación artificial del polvo durante la fabricación de la placa de la batería y el montaje de la batería.

Agregar algunos aditivos que no afecten el rendimiento de la batería durante el proceso de recubrimiento puede mejorar cierto rendimiento del electrodo. Por supuesto, agregar estos componentes al electrolito puede lograr un efecto de consolidación. La alta temperatura local del diafragma es causada por la falta de uniformidad de las placas de los electrodos. Estrictamente hablando, pertenece a un microcortocircuito, que puede provocar una temperatura alta local y provocar que el electrodo negativo pierda polvo.

2. ¿Cuáles son las razones de la excesiva resistencia interna de la batería?

En términos de tecnología:

1). El ingrediente del electrodo positivo tiene muy poco agente conductor (la conductividad entre materiales no es buena porque la conductividad del litio cobalto en sí es muy pobre)

2). Hay demasiado adhesivo para el ingrediente del electrodo positivo. (Los adhesivos son generalmente materiales poliméricos con fuertes propiedades aislantes)

3). Adhesivo excesivo para los ingredientes del electrodo negativo. (Los adhesivos son generalmente materiales poliméricos con fuertes propiedades aislantes)

4). Distribución desigual de ingredientes.

5). Disolvente aglutinante incompleto durante la preparación de ingredientes. (No completamente soluble en NMP, agua)

6). El diseño de densidad de la superficie de la lechada de recubrimiento es demasiado alto. (Larga distancia de migración de iones)

7). La densidad de compactación es demasiado alta y el laminado está demasiado compactado. (El rodamiento excesivo puede causar daños a la estructura de las sustancias activas)

8). La oreja del electrodo positivo no está firmemente soldada, lo que produce una soldadura virtual.

9). La oreja del electrodo negativo no está firmemente soldada o remachada, lo que provoca una soldadura falsa o un desprendimiento.

10). El devanado no está apretado y el núcleo está suelto. (Aumente la distancia entre las placas de electrodos positivos y negativos)

11). La oreja del electrodo positivo no está firmemente soldada a la carcasa.

12). La oreja y el polo del electrodo negativo no están soldados firmemente.

13). Si la temperatura de horneado de la batería es demasiado alta, el diafragma se encogerá. (Apertura de diafragma reducida)

14). Cantidad de inyección de líquido insuficiente (¡la conductividad disminuye, la resistencia interna aumenta rápidamente después de la circulación!)

15). El tiempo de almacenamiento después de la inyección de líquido es demasiado corto y el electrolito no está completamente empapado.

16). No completamente activado durante la formación.

17). Fuga excesiva de electrolito durante el proceso de formación.

18). Control insuficiente del agua durante el proceso de producción, lo que provoca la expansión de la batería.

19). El voltaje de carga de la batería está configurado demasiado alto, lo que provoca una sobrecarga.

20). Entorno de almacenamiento de batería irrazonable.

En cuanto a materiales:

21). El material del electrodo positivo tiene alta resistencia. (Mala conductividad, como el fosfato de hierro y litio)

22). Impacto del material del diafragma (grosor del diafragma, porosidad pequeña, tamaño de poro pequeño)

23). Efectos de los materiales electrolíticos. (Baja conductividad y alta viscosidad)

24). Influencia positiva del material PVDF del electrodo. (alto en peso o peso molecular)

25). La influencia del material conductor del electrodo positivo. (Mala conductividad, alta resistencia)

26). Efectos de los materiales del oído de los electrodos positivos y negativos (espesor fino, mala conductividad, espesor desigual y mala pureza del material)

27). Los materiales de láminas de cobre y láminas de aluminio tienen mala conductividad u óxidos superficiales.

28). La resistencia interna del contacto de remachado del poste de la placa de cubierta es demasiado alta.

29). El material del electrodo negativo tiene alta resistencia. otros aspectos

30). Desviación de los instrumentos de prueba de resistencia interna.

31). Operación humana.

3. ¿Qué problemas se deben tener en cuenta en caso de un recubrimiento desigual de las placas de electrodos?

Este problema es bastante común y originalmente era relativamente fácil de resolver, pero muchos trabajadores de recubrimientos no son buenos para resumir, lo que hace que algunos puntos problemáticos existentes se conviertan por defecto en fenómenos normales e inevitables. En primer lugar, es necesario tener una comprensión clara de los factores que afectan la densidad superficial y los factores que afectan el valor estable de la densidad superficial para poder resolver el problema de manera específica.

Los factores que afectan la densidad de la superficie del recubrimiento incluyen:

1). Factores materiales en sí.

2). Fórmula

3). Mezcla de materiales

4). Entorno de recubrimiento

5). Filo de cuchillo

6). Viscosidad de la suspensión

7). velocidad del polo

8). Nivelación de la superficie

9). Precisión de la máquina de recubrimiento

10). Fuerza del viento del horno

11). Tensión del recubrimiento, etc.

Factores que afectan la uniformidad del electrodo:

1). Calidad del purín

2). Viscosidad de la suspensión

3). Velocidad de desplazamiento

4). Tensión de la lámina

5). Método de equilibrio de tensión

6). Longitud de tracción del recubrimiento

7). Ruido

8). Planitud de la superficie

9). Planitud de la hoja

10). Planitud del material de lámina, etc.

Lo anterior es solo una lista de algunos factores, y usted debe analizar los motivos usted mismo para eliminar específicamente los factores que causan una densidad superficial anormal.

4. ¿Existe alguna razón especial por la que se utilizan papel de aluminio y papel de cobre para la recolección de corriente de electrodos positivos y negativos? ¿Hay algún problema con usarlo al revés? ¿Has visto mucha literatura que utiliza directamente malla de acero inoxidable? ¿Hay alguna diferencia?

1). Ambos se utilizan como colectores de fluidos porque tienen buena conductividad, textura suave (que también puede ser beneficiosa para la unión) y son relativamente comunes y económicos. Al mismo tiempo, ambas superficies pueden formar una capa de película protectora de óxido.

2). La capa de óxido en la superficie del cobre pertenece a semiconductores con conducción de electrones. La capa de óxido es demasiado espesa y tiene una impedancia elevada; La capa de óxido en la superficie del aluminio es un aislante y la capa de óxido no puede conducir electricidad. Sin embargo, debido a su fino espesor, la conductividad electrónica se logra mediante el efecto túnel. Si la capa de óxido es gruesa, el nivel de conductividad del papel de aluminio es deficiente e incluso el aislamiento. Antes de su uso, es mejor limpiar la superficie del colector de líquido para eliminar las manchas de aceite y las capas gruesas de óxido.

3). El potencial positivo del electrodo es alto y la fina capa de óxido de aluminio es muy densa, lo que puede evitar la oxidación del colector. La capa de óxido de la lámina de cobre está relativamente suelta y, para evitar su oxidación, es mejor tener un potencial menor. Al mismo tiempo, al Li le resulta difícil formar una aleación de intercalación de litio con Cu a bajo potencial. Sin embargo, si la superficie del cobre está muy oxidada, el Li reaccionará con el óxido de cobre a un potencial ligeramente mayor. La lámina de AL no se puede utilizar como electrodo negativo, ya que puede producirse una aleación de LiAl a potenciales bajos.

4). La recogida de fluidos requiere una composición pura. La composición impura de AL dará lugar a una máscara facial de superficie no compacta y corrosión por picaduras, y aún más, la destrucción de la máscara facial de superficie conducirá a la formación de una aleación de LiAl. La malla de cobre se limpia con sulfato de hidrógeno y luego se cuece con agua desionizada, mientras que la malla de aluminio se limpia con sal de amoniaco y luego se cuece con agua desionizada. El efecto conductor de la malla rociadora es bueno.

5. Al medir el cortocircuito del núcleo de la bobina, se utiliza un probador de cortocircuito de batería. Cuando el voltaje es alto, puede probar con precisión la celda de cortocircuito. Además, ¿cuál es el principio de ruptura de alto voltaje del probador de cortocircuitos?

La altura de voltaje que se utiliza para medir un cortocircuito en una celda de batería está relacionada con los siguientes factores:

1). El nivel tecnológico de su empresa;

2). Diseño estructural de la propia batería.

3). Material del diafragma de la batería.

4). El propósito de la batería.

Diferentes empresas utilizan diferentes voltajes, pero muchas empresas utilizan el mismo voltaje independientemente del tamaño o la capacidad del modelo. Los factores anteriores se pueden organizar en orden descendente: 1>4>3>2, lo que significa que el nivel de proceso de su empresa determina el tamaño del voltaje de cortocircuito.

En pocas palabras, el principio de ruptura se debe a la presencia de factores potenciales de cortocircuito como polvo, partículas, orificios de diafragma más grandes, rebabas, etc. entre el electrodo y el diafragma, que pueden denominarse enlaces débiles. A un voltaje fijo y alto, estos enlaces débiles hacen que la resistencia de contacto entre las placas de los electrodos positivo y negativo sea más pequeña que en otros lugares, lo que facilita la ionización del aire y la generación de arcos; Alternativamente, los polos positivo y negativo ya están en cortocircuito y los puntos de contacto son pequeños. En condiciones de alto voltaje, estos pequeños puntos de contacto hacen que instantáneamente pasen grandes corrientes a través de ellos, convirtiendo la energía eléctrica en energía térmica, lo que hace que la membrana se derrita o se rompa instantáneamente.

6. ¿Cuál es el efecto del tamaño de las partículas del material sobre la corriente de descarga?

En pocas palabras, cuanto menor sea el tamaño de las partículas, mejor será la conductividad. Cuanto mayor sea el tamaño de las partículas, peor será la conductividad. Naturalmente, los materiales de alta velocidad generalmente tienen una estructura alta, partículas pequeñas y alta conductividad.

Solo desde un análisis teórico, cómo lograrlo en la práctica solo lo pueden explicar amigos que fabrican materiales. Mejorar la conductividad de materiales de partículas pequeñas es una tarea muy difícil, especialmente para materiales a nanoescala, y los materiales con partículas pequeñas tendrán una compactación relativamente pequeña, es decir, una capacidad de volumen pequeña.

7. Las placas de los electrodos positivo y negativo rebotaron 10 um después de hornearse durante 12 horas después de enrollarse, ¿por qué hay un rebote tan grande?

Hay dos factores que influyen fundamentales: los materiales y los procesos.

1). El rendimiento de los materiales determina el coeficiente de rebote, que varía entre los distintos materiales; El mismo material, distintas fórmulas y distintos coeficientes de rebote; El mismo material, la misma fórmula, el grosor de la tableta es diferente y el coeficiente de rebote es diferente;

2). Si el control del proceso no es bueno, también puede provocar rebote. Tiempo de almacenamiento, temperatura, presión, humedad, método de apilamiento, tensión interna, equipo, etc.

8. ¿Cómo solucionar el problema de fugas de las baterías cilíndricas?

El cilindro se cierra y sella después de la inyección de líquido, por lo que el sellado se convierte naturalmente en una dificultad para sellar el cilindro. Actualmente, probablemente existen varias formas de sellar baterías cilíndricas:

1). Sellado por soldadura láser

2). Sellado del anillo de sellado

3). Sellado con pegamento

4). Sellado por vibración ultrasónico

5). Combinación de dos o más tipos de sellado mencionados anteriormente

6). Otros métodos de sellado

Varias causas de fuga:

1). Un sellado deficiente puede provocar fugas de líquido, lo que generalmente provoca deformación y contaminación del área de sellado, lo que indica un sellado deficiente.

2). La estabilidad del sellado también es un factor, es decir, pasa la inspección durante el sellado, pero el área de sellado se daña fácilmente, provocando fugas de líquido.

3). Durante la formación o las pruebas, se produce gas para alcanzar la tensión máxima que el sello puede soportar, lo que puede impactar el sello y provocar una fuga de líquido. La diferencia con el punto 2 es que el punto 2 pertenece a una fuga de producto defectuoso, mientras que el punto 3 pertenece a una fuga destructiva, lo que significa que el sellado está calificado, pero una presión interna excesiva puede dañar el sellado.

4). Otros métodos de fuga.

La solución específica depende de la causa de la fuga. Siempre que se identifique la causa, es fácil de resolver, pero la dificultad radica en la dificultad de encontrar la causa, ya que el efecto de sellado del cilindro es relativamente difícil de inspeccionar y pertenece principalmente al tipo de daño utilizado para las inspecciones aleatorias. .

9. Al realizar experimentos siempre hay un exceso de electrolito. ¿Un exceso de electrolito afecta el rendimiento de la batería sin derrames?

¿Sin desbordamiento? Hay varias situaciones:

1). El electrolito es perfecto.

2). Electrolito ligeramente excesivo

3). Cantidad excesiva de electrolito, pero sin llegar al límite.

4). Una gran cantidad de electrolito es excesiva, acercándose al límite.

5). Ha llegado a su límite y se puede sellar.

El primer escenario es ideal, sin problemas.

La segunda situación es que un ligero exceso es a veces un problema de precisión, a veces un problema de diseño y, por lo general, un poco excesivo.

El tercer escenario no es un problema, es simplemente una pérdida de costos.

La cuarta situación es un poco peligrosa. Porque durante el proceso de uso o prueba de las baterías, diversas razones pueden provocar que el electrolito se descomponga y produzca algunos gases; La batería se calienta, provocando expansión térmica; Las dos situaciones anteriores pueden causar fácilmente abultamientos (también conocidos como deformación) o fugas de la batería, lo que aumenta los riesgos de seguridad de la batería.

El quinto escenario es en realidad una versión mejorada del cuarto escenario, lo que plantea un peligro aún mayor.

Exagerando, el líquido también puede convertirse en batería. Esto consiste en insertar los electrodos positivo y negativo en un recipiente que contenga una gran cantidad de electrolito (como un vaso de precipitados de 500 ml) al mismo tiempo. En este momento, se pueden cargar y descargar los electrodos positivo y negativo, que también es una batería. Por tanto, el exceso de electrolito aquí no es pequeño. El electrolito es solo un medio conductor. Sin embargo, el volumen de la batería es limitado y, dentro de este volumen limitado, es natural considerar problemas de utilización del espacio y deformación.

10. ¿La cantidad de líquido inyectado será demasiado pequeña y provocará abultamientos después de dividir la batería?

Sólo se puede decir que puede que no sea necesario, depende de la poca cantidad de líquido que se inyecte.

1). Si la celda de la batería está completamente empapada en electrolito pero no hay residuos, la batería no se abombará después de la división de capacidad;

2). Si la celda de la batería está completamente empapada en el electrolito y hay una pequeña cantidad de residuos, pero la cantidad de líquido inyectado es menor que el requisito de su empresa (por supuesto, este requisito no es necesariamente el valor óptimo, con una ligera desviación), la batería de capacidad dividida no se abultará en este momento;

3). Si la celda de la batería está completamente empapada en electrolito y hay una gran cantidad de electrolito residual, pero los requisitos de su empresa para la cantidad de inyección son mayores que los reales, la llamada cantidad de inyección insuficiente es sólo un concepto de la empresa y no puede reflejar verdaderamente la idoneidad de la cantidad de inyección real de la batería y la batería de capacidad dividida no se abulta;

4). Volumen de inyección de líquido sustancialmente insuficiente. Esto también depende del grado. Si el electrolito apenas puede empapar la celda de la batería, puede o no abultarse después de una capacitancia parcial, pero la probabilidad de que la batería se abulte es mayor;

Si hay una grave escasez de inyección de líquido en la celda de la batería, la energía eléctrica durante la formación de la batería no se puede convertir en energía química. En este momento, la probabilidad de que la celda de capacitancia se abulte es casi del 100%.

Entonces, se puede resumir de la siguiente manera: Suponiendo que la cantidad óptima real de inyección de líquido de la batería es Mg, existen varias situaciones en las que la cantidad de inyección de líquido es relativamente pequeña:

1). Volumen de inyección de líquido = M: batería normal

2). La cantidad de inyección de líquido es ligeramente inferior a M: la batería no tiene una capacidad abultada y la capacidad puede ser normal o ligeramente inferior al valor de diseño. La probabilidad de abultamiento en bicicleta aumenta y el rendimiento en bicicleta se deteriora;

3). La cantidad de inyección de líquido es mucho menor que M: la batería tiene una capacidad y una tasa de abultamiento relativamente altas, lo que resulta en una capacidad baja y una estabilidad cíclica deficiente. Generalmente, la capacidad es inferior al 80% después de varias semanas.

4). M=0, la batería no abulta y no tiene capacidad.