Interne Defektkarte von Lithiumbatterie-Wickelzellen

Interne Defektkarte von Lithiumbatterie-Wickelzellen

Das Wickeln ist ein Schlüsselprozess im Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien, bei dem positive und negative Elektrodenplatten und Separatoren zusammengefügt werden. Bei fehlerhaften Produkten wird der gesamte Spulenkern, einschließlich positiver und negativer Elektrodenplatten und Separatoren, verschwendet. Die Ausbeute hat einen erheblichen Einfluss auf die Herstellungskosten der Batterie und beeinflusst auch die Leistung und Sicherheit der Batterie.

Im Allgemeinen sind die häufigsten internen Defektkarten des Spulenkerns in der folgenden Abbildung dargestellt. Jede Karte umfasst die positive Elektrodenplatte, die Membran und die negative Elektrodenplatte.

Abbildung 1 Interne Defektkarte des Spulenkerns

Unter diesen ist die erste Reihe (a) ein normales Muster ohne interne Mängel.

Das dritte Foto in der zweiten Reihe (b) zeigt eine Biegeverformung der Elektrodenplatte, die möglicherweise darauf zurückzuführen ist, dass die Spannung beim Wickelvorgang nicht gut kontrolliert wird und die Elektrodenplatte gebogen wird. Dieser Defekt kann bei wiederholter Ausdehnung und Kontraktion während des Ladens und Entladens zu einer großen Anzahl von Falten in der Batterieelektrode führen, was die Kapazitätsausnutzung einschränkt und zu Problemen wie Lithiumausfällung führen kann.

Der Defekt in der dritten Reihe (c) ist das Vorhandensein von metallischen Fremdkörpern auf der Membran, die möglicherweise während der Vorbereitung oder des Transports der Elektrode, wie z. B. dem Rollen, Schneiden und anderen Prozessen der Elektrode, eingeführt wurden. Es ist auch möglich, dass die Folienreste durch das Schneiden der beim Wickelvorgang entstehenden Polstücke entstehen. Metallische Fremdkörper können Mikrokurzschlüsse im Inneren der Batterie verursachen, schwere Selbstentladung verursachen und ein Sicherheitsrisiko darstellen. Zu den allgemeinen Erkennungsmethoden gehören hauptsächlich Spannungswiderstandsprüfungen der Batteriekernisolierung, Hochtemperatur-Alterungsüberwachung und Selbstentladungs-K-Wert-Beurteilung nicht qualifizierter Produkte.

Das Hauptproblem bei der vierten Reihe (d) ist die ungleichmäßige Beschichtung, darunter zwei unterschiedliche Dicken der positiven und negativen Oberflächen und keine Beschichtung auf einer Seite. Dieser Defekt wird hauptsächlich durch den Beschichtungsprozess oder die Ablösung der Beschichtung während des Elektrodenvorbereitungsprozesses verursacht. Im Allgemeinen wird die CCD-Erkennung für Polplattenwalz- und -schneidprozesse eingerichtet und fehlerhafte Polplatten werden markiert, um fehlerhafte Produkte während des Wickelprozesses zu entfernen. Es gibt jedoch keine Garantie für eine 100%ige Beseitigung fehlerhafter Produkte. Wenn diese Situation auftritt, geht die Batteriekapazität verloren und es besteht ein Missverhältnis zwischen der Kapazität der positiven und negativen Elektrode, was zur Ausfällung von Lithium und anderen Problemen führt.

Der Mangel in der fünften Reihe (e) ist das Vorhandensein nichtmetallischer Fremdkörper wie Staub im Inneren. Obwohl diese Situation nicht so schädlich ist wie metallische Fremdkörper, kann sie auch die Batterieleistung beeinträchtigen. Bei relativ großen Abmessungen kann es außerdem zu Membranrissen und Mikrokurzschlüssen zwischen Plus- und Minuspol kommen.

Die Methode zum Erhalten des obigen Diagramms ist wie folgt: Einbetten des gesamten Spulenkerns in das Epoxidharz A und B und Verfestigen, um die internen Struktureigenschaften des Spulenkerns beizubehalten. Schneiden Sie den Querschnitt aus, schleifen Sie ihn mit Sandpapier, polieren Sie ihn, um eine Probe herzustellen, und beobachten Sie ihn mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie. Ich habe eine große Anzahl von Fotos erhalten und diese Fehlermuster identifiziert.

Abbildung 2 Beobachtungsprozess der Kernmikrostruktur


Darüber hinaus kann es zu Polbrüchen an den Ecken der gewickelten Zelle kommen, wie in Abbildung 3 dargestellt. Das Polstück ist zu spröde und hat eine große Dicke, was besonders anfällig für Brüche ist.

Das Obige ist die interne Defektkarte des Spulenkerns.