1. Pārklāšanas procesa ietekme uz litija bateriju darbību
Polārais pārklājums parasti attiecas uz maisītās suspensijas vienmērīgu pārklāšanu uz strāvas kolektora un organisko šķīdinātāju žāvēšanu suspensijā. Pārklājuma efektam ir būtiska ietekme uz akumulatora ietilpību, iekšējo pretestību, cikla kalpošanas laiku un drošību, nodrošinot vienmērīgu elektrodu lokšņu pārklājumu. Pārklājuma metožu un kontroles parametru izvēlei ir būtiska ietekme uz litija jonu akumulatoru darbību, kas galvenokārt izpaužas:
1) Pārklājuma žāvēšanas temperatūras kontrole: ja žāvēšanas temperatūra pārklājuma laikā ir pārāk zema, tas nevar garantēt pilnīgu elektroda žāvēšanu. Ja temperatūra ir pārāk augsta, tā var izraisīt plaisāšanu, lobīšanos un citas parādības uz elektroda virsmas pārklājuma, jo elektroda iekšienē ātri iztvaiko organiskie šķīdinātāji;
2) Pārklājuma virsmas blīvums: ja pārklājuma virsmas blīvums ir pārāk zems, akumulatora jauda var nesasniegt nominālo jaudu. Ja pārklājuma virsmas blīvums ir pārāk augsts, ir viegli izraisīt sastāvdaļu izšķērdēšanu. Smagos gadījumos, ja ir pārmērīga pozitīvā elektroda kapacitāte, litija nokrišņu dēļ var veidoties litija dendriti un caurdurt akumulatora separatoru, izraisot īssavienojumu un apdraudot drošību;
3) Pārklājuma izmērs: ja pārklājuma izmērs ir pārāk mazs vai pārāk liels, negatīvais elektrods var pilnībā neaizsegt akumulatora iekšpusē esošo pozitīvo elektrodu. Uzlādes procesā litija joni tiek iegulti no pozitīvā elektroda un virzās uz elektrolītu, kuru pilnībā neaizsedz negatīvais elektrods. Pozitīvā elektroda faktisko kapacitāti nevar efektīvi izmantot, un smagos gadījumos akumulatora iekšpusē var veidoties litija dendrīti, kas var viegli caurdurt separatoru un izraisīt akumulatora iekšējās ķēdes bojājumus;
4) Pārklājuma biezums: ja pārklājuma biezums ir pārāk plāns vai pārāk biezs, tas ietekmēs turpmāko elektrodu velmēšanas procesu un nevar garantēt akumulatora elektrodu darbības konsekvenci.
Turklāt elektrodu pārklājumam ir liela nozīme akumulatoru drošībā. Pirms pārklāšanas jāveic 5S darbs, lai pārklāšanas procesā elektrodā netiktu sajauktas daļiņas, gruži, putekļi utt. Ja tajā tiek sajaukti gruži, tas var izraisīt mikro īssavienojumus akumulatorā, un smagos gadījumos tas var izraisīt akumulatora aizdegšanos un eksploziju.
2. Pārklāšanas iekārtu un pārklāšanas procesa izvēle
Vispārējais pārklāšanas process ietver: attīšanu → savienošanu → vilkšanu → spriegojuma kontroli → pārklāšanu → žāvēšanu → korekciju → spriegojuma kontroli → korekciju → tinumu un citus procesus. Pārklāšanas process ir sarežģīts, un ir arī daudzi faktori, kas ietekmē pārklājuma efektu, piemēram, pārklāšanas iekārtas ražošanas precizitāte, iekārtas darbības vienmērīgums, dinamiskā spriedzes kontrole pārklāšanas procesā, gaisa lielums. plūsma žāvēšanas procesā un temperatūras kontroles līkne. Tāpēc ir ārkārtīgi svarīgi izvēlēties piemērotu pārklājuma procesu.
Parasti, izvēloties pārklājuma metodi, ir jāņem vērā vairāki faktori, tostarp pārklājamo slāņu skaits, mitrā pārklājuma biezums, pārklājuma šķidruma reoloģiskās īpašības, nepieciešamā pārklājuma precizitāte, pārklājuma balsts vai pamatne, un pārklājuma ātrumu.
Papildus iepriekšminētajiem faktoriem ir jāņem vērā arī elektrodu pārklājuma īpašā situācija un īpašības. Litija jonu akumulatora elektrodu pārklājuma īpašības ir: ① divpusējs viena slāņa pārklājums; ② Suspensijas mitrais pārklājums ir samērā biezs (100-300 μm); ③ Suspensija ir augstas viskozitātes šķidrums, kas nav Ņūtona; ④ Precizitātes prasība polāro plēvju pārklājumam ir augsta, līdzīgi kā plēves pārklājumam; ⑤ Pārklājuma balsts sastāv no alumīnija folijas un vara folijas ar biezumu 10-20 μm; ⑥ Salīdzinot ar plēves pārklājuma ātrumu, polarizatora pārklājuma ātrums nav augsts. Ņemot vērā iepriekš minētos faktorus, laboratorijas iekārtas parasti izmanto skrāpju tipu, patēriņa litija jonu akumulatori pārsvarā izmanto ruļļu pārklājuma pārneses veidu, un strāvas akumulatori lielākoties izmanto spraugas ekstrūzijas metodi.
Skrāpja pārklājums: folijas substrāts iet caur pārklājuma veltni un tieši saskaras ar vircas tvertni. Virsas pārpalikums tiek uzklāts uz folijas pamatnes. Kad substrāts iet starp pārklājuma veltni un skrāpi, atstarpe starp skrāpi un pamatni nosaka pārklājuma biezumu. Tajā pašā laikā liekā virca tiek nokasīta un atdzesēta, veidojot viendabīgu pārklājumu uz pamatnes virsmas. Galvenie skrāpju veidi ir komatu skrāpji. Komatu skrāpis ir viena no galvenajām pārklājuma galviņas sastāvdaļām. To parasti apstrādā gar ģeneratoru uz apļveida veltņa virsmas, lai izveidotu komatu līdzīgu malu. Šim skrāpim ir augsta izturība un cietība, un ar to ir viegli kontrolēt pārklājuma daudzumu un precizitāti. Tas ir piemērots augsta cieto vielu satura un augstas viskozitātes vircai.
Rullīšu pārklājuma pārneses veids: pārklājuma veltnis griežas, lai virzītu vircu, un vircas pārneses daudzums tiek regulēts caur spraugu starp komatu skrāpi. Suspensija tiek pārnesta uz substrātu, griežot aizmugurējo veltni un pārklājuma veltni. Process ir parādīts 2. attēlā. Rullīšu pārklājuma pārneses pārklāšana ietver divus pamatprocesus: (1) pārklājuma veltņa rotācija virza vircu, lai tā izietu cauri spraugai starp mērīšanas veltņiem, veidojot noteikta biezuma vircas slāni; (2) Noteikta biezuma vircas slāņa tiek pārnesta uz folijas materiālu, pagriežot pārklājuma veltni un aizmugurējo veltni pretējos virzienos, veidojot pārklājumu.
Spraugas ekstrūzijas pārklājums: kā precīza mitrā pārklājuma tehnoloģija, kā parādīts 3. attēlā, darbības princips ir tāds, ka pārklājuma šķidrums tiek ekstrudēts un izsmidzināts pa pārklājuma veidnes spraugām noteiktā spiedienā un plūsmas ātrumā, un tiek pārnests uz substrātu. Salīdzinot ar citām pārklāšanas metodēm, tam ir daudz priekšrocību, piemēram, ātrs pārklājuma ātrums, augsta precizitāte un vienmērīgs mitrais biezums; Pārklājuma sistēma ir slēgta, kas var novērst piesārņotāju iekļūšanu pārklāšanas procesā. Vircas izmantošanas līmenis ir augsts, un vircas īpašības var saglabāt stabilas. Vienlaicīgi var veikt vairākus pārklājuma slāņus. Un tas var pielāgoties dažādiem vircas viskozitātes un cietā satura diapazoniem, un tam ir lielāka pielāgošanās spēja, salīdzinot ar pārneses pārklāšanas procesu.
3. Pārklājuma defekti un ietekmējošie faktori
Pārklājuma defektu samazināšana, pārklājuma kvalitātes un iznākuma uzlabošana un izmaksu samazināšana pārklāšanas procesā ir svarīgi aspekti, kas ir jāpēta pārklāšanas tehnoloģijā. Biežākās problēmas pārklāšanas procesā ir bieza galva un tieva aste, biezas malas abās pusēs, smaili kā tumši plankumi, raupja virsma un atklāta folija. Galvas un astes biezumu var regulēt ar pārklājuma vārsta vai intermitējošā vārsta atvēršanas un aizvēršanās laiku. Biezo malu problēmu var uzlabot no suspensijas īpašību, pārklājuma atstarpes regulēšanas, vircas plūsmas ātruma utt. aspektiem. Virsmas raupjumu, nelīdzenumu un svītras var uzlabot, stabilizējot folijas materiālu, samazinot ātrumu un regulējot leņķi. no gaisa naža.
Substrāts – virca
Attiecība starp vircas un pārklājuma fizikālajām pamatīpašībām: faktiskajā procesā vircas viskozitātei ir noteikta ietekme uz pārklājuma efektu. Sagatavotās suspensijas viskozitāte mainās atkarībā no elektrodu izejmateriāliem, vircas attiecības un izvēlētās saistvielas veida. Ja vircas viskozitāte ir pārāk augsta, pārklājumu bieži nevar veikt nepārtraukti un stabili, un tiek ietekmēta arī pārklājuma iedarbība.
Pārklājuma šķidruma viendabīgumu, stabilitāti, malas un virsmas efektus tieši nosaka pārklājuma šķidruma reoloģiskās īpašības, tādējādi tieši nosakot pārklājuma kvalitāti. Pārklājuma loga izpētei var izmantot teorētisko analīzi, pārklāšanas eksperimentālās metodes, šķidruma dinamikas galīgo elementu metodes un citas izpētes metodes, kas attiecas uz procesa darbības diapazonu, ar kuru var panākt stabilu pārklājumu un iegūt vienmērīgu pārklājumu.
Pamatne - vara un alumīnija folija
Virsmas spraigums: vara alumīnija folijas virsmas spraigumam jābūt augstākam nekā pārklātajam šķīdumam, pretējā gadījumā šķīdumu būs grūti vienmērīgi uzklāt uz pamatnes, kā rezultātā pārklājuma kvalitāte būs slikta. Viens no principiem, kas jāievēro, ir tāds, ka pārklājamā šķīduma virsmas spraigumam jābūt par 5 dīniem/cm zemākam nekā pamatnei, lai gan tas ir tikai raupjš. Šķīduma un substrāta virsmas spraigumu var regulēt, pielāgojot pamatnes formulu vai virsmas apstrādi. Abu virsmas spraiguma mērījumi būtu jāiekļauj arī kā kvalitātes kontroles testēšanas vienums.
Vienmērīgs biezums: procesos, kas līdzīgi skrāpju pārklājumam, nevienmērīgs biezums visā pamatnē var izraisīt nevienmērīgu pārklājuma biezumu. Tā kā pārklāšanas procesā pārklājuma biezumu kontrolē atstarpe starp skrāpi un pamatni. Ja ir mazāks pamatnes biezums šķērsvirzienā, caur šo vietu iztecēs vairāk šķīduma un pārklājuma biezums būs biezāks, un otrādi. Ja no biezuma mērītāja tiek novērotas pamatnes biezuma svārstības, arī galīgās plēves biezuma svārstības parādīs tādu pašu novirzi. Turklāt sānu biezuma novirze var izraisīt arī tinuma defektus. Tāpēc, lai izvairītos no šādiem defektiem, ir svarīgi kontrolēt izejvielu biezumu
Statiskā elektrība: uz pārklājuma līnijas, attīšanas laikā un izejot cauri veltnim, uz pamatnes virsmas rodas daudz statiskās elektrības. Radītā statiskā elektrība var viegli adsorbēt gaisa un pelnu slāņus uz veltņa, radot pārklājuma defektus. Izlādes procesā statiskā elektrība var izraisīt arī pārklājuma virsmas elektrostatiskos izskata defektus, un, ja vēl nopietnāk, tā var izraisīt pat ugunsgrēkus. Ja ziemā ir zems mitrums, statiskās elektrības problēma pārklājuma līnijā būs pamanāmāka un smagāka. Visefektīvākais veids, kā samazināt šādus defektus, ir uzturēt pēc iespējas augstāku vides mitrumu, noslīpēt pārklājuma līniju un uzstādīt dažas antistatiskas ierīces.
Tīrība: netīrumi uz pamatnes virsmas var izraisīt fiziskus defektus, piemēram, izciļņus, netīrumus utt. Tāpēc pamatnes ražošanas procesā ir nepieciešams labi kontrolēt izejvielu tīrību. Tiešsaistes plēves tīrīšanas veltņi ir salīdzinoši efektīva metode substrāta piemaisījumu noņemšanai. Lai gan visus piemaisījumus uz membrānas nevar noņemt, tas var efektīvi uzlabot izejvielu kvalitāti un samazināt zudumus.
4. Litija bateriju elektrodu defektu karte
【1】 Burbuļu defekti litija jonu akumulatoru negatīvā elektrodu pārklājumā
【2】 Pinhole
【3】 Skrāpējumi
【4】 Bieza mala
【5】 Agregētas daļiņas uz negatīvā elektroda virsmas
【6】 Agregētas daļiņas uz pozitīvā elektroda virsmas
【7】 Ūdens sistēmas polārā plaisa
【8】 Polarizatora virsmas saraušanās
【9】 Skrāpējumi uz polarizatora virsmas
【10】 Uzklājiet vertikālas svītras
【11】 Ritošas plaisas daļēji izžuvušajā polarizatora zonā
【12】 Grumbas uz polarizatora veltņa malas
【13】 Negatīvs elektrodu šķelšanās pārklājums un folijas atdalīšanās
【14】 Polārās šķēles griešanas urbumi
【15】 Polārās šķēles griešanas viļņa mala
5. Pārklājuma viendabīgums
Tā sauktā pārklājuma viendabīgums attiecas uz pārklājuma biezuma konsistenci vai līmes sadalījumu pārklājuma zonā. Jo labāka pārklājuma biezuma vai līmes daudzuma konsistence, jo labāka pārklājuma viendabība un otrādi. Nav vienota pārklājuma viendabīguma mērījumu indeksa, ko var izmērīt pēc pārklājuma biezuma vai līmes daudzuma novirzes vai procentuālās novirzes katrā noteiktā apgabala punktā attiecībā pret vidējo pārklājuma biezumu vai līmes daudzumu šajā zonā, vai atšķirība starp maksimālo un minimālo pārklājuma biezumu vai līmes daudzumu noteiktā apgabalā. Pārklājuma biezumu parasti izsaka µm.
Pārklājuma viendabīgums tiek izmantots, lai novērtētu apgabala kopējo pārklājuma stāvokli. Bet faktiskajā ražošanā mēs parasti rūpējamies par viendabīgumu gan pamatnes horizontālajā, gan vertikālajā virzienā. Tā sauktais sānu vienmērīgums attiecas uz viendabīgumu pārklājuma platuma virzienā (vai mašīnas sānu virzienā). Tā sauktā gareniskā vienmērība attiecas uz viendabīgumu pārklājuma garuma virzienā (vai substrāta pārvietošanās virzienā).
Horizontālās un vertikālās līmes uzklāšanas kļūdu apjomā, ietekmējošajos faktoros un kontroles metodēs ir būtiskas atšķirības. Kopumā, jo lielāks ir pamatnes (vai pārklājuma) platums, jo grūtāk ir kontrolēt sānu vienmērīgumu. Pamatojoties uz daudzu gadu praktisko pieredzi pārklāšanā, kad pamatnes platums ir mazāks par 800 mm, parasti ir viegli garantēt sānu vienmērīgumu; Ja pamatnes platums ir starp 1300-1800mm, sānu vienmērīgumu bieži var labi kontrolēt, taču tas ir sarežģīti un prasa ievērojamu profesionālo zināšanu līmeni; Ja pamatnes platums pārsniedz 2000 mm, ir ļoti grūti kontrolēt sānu vienmērīgumu, un tikai daži ražotāji var ar to labi rīkoties. Palielinoties ražošanas partijai (ti, pārklājuma garumam), gareniskā viendabīgums var kļūt par lielāku izaicinājumu vai sarežģītību nekā šķērsvirziena vienmērīgums.