Dziesięć głównych problemów i analiza w produkcji baterii litowych

Dziesięć głównych problemów i analiza w produkcji baterii litowych

1. Jaka jest przyczyna powstawania dziur w powłoce elektrody ujemnej? Czy dzieje się tak dlatego, że materiał nie jest dobrze rozproszony? Czy to możliwe, że przyczyną jest słaby rozkład wielkości cząstek w materiale?

Pojawienie się dziurek powinno być spowodowane następującymi czynnikami: 1. Folia nie jest czysta; 2. Środek przewodzący nie jest rozproszony; 3. Główny materiał elektrody ujemnej nie jest rozproszony; 4. Niektóre składniki receptury zawierają zanieczyszczenia; 5. Cząsteczki środka przewodzącego są nierówne i trudne do rozproszenia; 6. Cząstki elektrody ujemnej są nierówne i trudne do rozproszenia; 7. Występują problemy z jakością samych materiałów; 8. Naczynie do mieszania nie zostało dokładnie wyczyszczone, w wyniku czego w naczyniu pozostały resztki suchego proszku. Wystarczy przejść do monitorowania procesów i samodzielnie przeanalizować konkretne przyczyny.

Jeśli chodzi o czarne plamy na przeponie, spotkałem się z nimi wiele lat temu. Najpierw krótko na nie odpowiem. Popraw wszelkie błędy. Z analiz wynika, że ​​przyczyną powstawania czarnych plam jest lokalna wysoka temperatura separatora, spowodowana wyładowaniem polaryzacyjnym akumulatora, a do separatora przywiera proszek elektrody ujemnej. Wyładowanie polaryzacyjne spowodowane jest obecnością substancji aktywnych dołączonych do proszku w cewce akumulatora, ze względów materiałowych i procesowych, co skutkuje wyładowaniem polaryzacyjnym po uformowaniu i naładowaniu akumulatora. Aby uniknąć powyższych problemów, należy najpierw zastosować odpowiednie procesy mieszania, aby rozwiązać wiązania pomiędzy substancjami aktywnymi i kolektywami metalowymi oraz uniknąć usuwania sztucznego proszku podczas produkcji płytek akumulatorowych i montażu akumulatora.

Dodanie pewnych dodatków, które nie wpływają na wydajność akumulatora podczas procesu powlekania, może rzeczywiście poprawić pewną wydajność elektrody. Oczywiście dodanie tych składników do elektrolitu może spowodować efekt konsolidacji. Miejscowa wysoka temperatura membrany jest spowodowana niejednorodnością płytek elektrodowych. Ściśle mówiąc, należy on do mikrozwarcia, które może powodować miejscową wysoką temperaturę i może spowodować utratę proszku z elektrody ujemnej.

2. Jakie są przyczyny nadmiernej rezystancji wewnętrznej baterii?

Pod względem technologii:

1). Składnik elektrody dodatniej ma za mało środka przewodzącego (przewodność między materiałami nie jest dobra, ponieważ przewodność samego kobaltu litowego jest bardzo słaba)

2). Jest za dużo kleju dla składnika elektrody dodatniej. (Kleje to zazwyczaj materiały polimerowe o silnych właściwościach izolacyjnych)

3). Nadmiar kleju składników elektrody ujemnej. (Kleje to zazwyczaj materiały polimerowe o silnych właściwościach izolacyjnych)

4). Nierówny rozkład składników.

5). Niekompletny rozpuszczalnik wiążący podczas przygotowywania składników. (Nie całkowicie rozpuszczalny w NMP, wodzie)

6). Projekt gęstości powierzchni zawiesiny powlekającej jest zbyt wysoki. (Długa odległość migracji jonów)

7). Gęstość zagęszczenia jest zbyt duża, a walec jest zbyt zagęszczony. (Nadmierne wałkowanie może spowodować uszkodzenie struktury substancji aktywnych)

8). Ucho elektrody dodatniej nie jest mocno zespawane, co powoduje wirtualne spawanie.

9). Ucho elektrody ujemnej nie jest mocno zespawane lub nitowane, co powoduje fałszywe lutowanie lub odłączenie.

10). Uzwojenie nie jest napięte, a rdzeń jest luźny. (Zwiększ odległość między elektrodami dodatnimi i ujemnymi)

11). Ucho elektrody dodatniej nie jest mocno przyspawane do obudowy.

12). Ucho i biegun elektrody ujemnej nie są mocno zespawane.

13). Jeśli temperatura wypalania akumulatora jest zbyt wysoka, membrana skurczy się. (Zredukowana apertura przysłony)

14). Niewystarczająca ilość wtryskiwanej cieczy (przewodność spada, opór wewnętrzny szybko wzrasta po cyrkulacji!)

15). Czas przechowywania po wstrzyknięciu płynu jest zbyt krótki, a elektrolit nie jest w pełni nasączony

16). Nie w pełni aktywowany podczas formowania.

17). Nadmierny wyciek elektrolitu podczas procesu formowania.

18). Niewystarczająca kontrola wody w procesie produkcyjnym, skutkująca rozszerzaniem się baterii.

19). Napięcie ładowania akumulatora jest ustawione na zbyt wysokie, co powoduje przeładowanie.

20). Nieuzasadnione środowisko przechowywania baterii.

Pod względem materiałów:

21). Materiał elektrody dodatniej ma wysoką rezystancję. (Słaba przewodność, np. fosforan litowo-żelazowy)

22). Wpływ materiału membrany (grubość membrany, mała porowatość, mała wielkość porów)

23). Wpływ materiałów elektrolitowych. (Niska przewodność i wysoka lepkość)

24). Wpływ materiału PVDF na elektrodę dodatnią. (o dużej masie lub masie cząsteczkowej)

25). Wpływ materiału przewodzącego elektrodę dodatnią. (Słaba przewodność, wysoka rezystancja)

26). Wpływ materiałów, z których wykonane są elektrody dodatnie i ujemne (cienka grubość, słaba przewodność, nierówna grubość i słaba czystość materiału)

27). Materiały z folii miedzianej i folii aluminiowej mają słabą przewodność lub tlenki powierzchniowe.

28). Wewnętrzny opór styku nitującego bieguna pokrywy jest zbyt wysoki.

29). Materiał elektrody ujemnej ma wysoką rezystancję. inne aspekty

30). Odchylenie przyrządów do badania rezystancji wewnętrznej.

31). Działanie człowieka.

3、Na jakie problemy należy zwrócić uwagę w przypadku nierównego pokrycia płytek elektrodowych?

Problem ten jest dość powszechny i ​​pierwotnie był stosunkowo łatwy do rozwiązania, ale wielu pracowników zajmujących się powłokami nie jest dobrych w podsumowywaniu, co powoduje, że niektóre istniejące punkty problemowe są domyślnie przypisywane normalnym i nieuniknionym zjawiskom. Po pierwsze, aby rozwiązać problem w sposób ukierunkowany, konieczne jest jasne zrozumienie czynników wpływających na gęstość powierzchniową oraz czynników wpływających na stabilną wartość gęstości powierzchniowej.

Czynniki wpływające na gęstość powierzchni powłoki obejmują:

1). Czynniki sam w sobie materiał

2). Formuła

3). Mieszanie materiałów

4). Środowisko powłoki

5). Krawędź noża

6). Lepkość zawiesiny

7). Prędkość bieguna

8). Równość powierzchni

9). Dokładność maszyny do powlekania

10). Siła wiatru piekarnika

11). Napięcie powłoki i tak dalej

Czynniki wpływające na jednorodność elektrody:

1). Jakość gnojowicy

2). Lepkość zawiesiny

3). Prędkość jazdy

4). Napięcie folii

5). Metoda równowagi naprężeń

6). Długość trakcji powłoki

7). Hałas

8). Płaskość powierzchni

9). Płaskość ostrza

10). Płaskość materiału foliowego itp

Powyższe to tylko lista niektórych czynników i należy samodzielnie przeanalizować przyczyny, aby konkretnie wyeliminować czynniki powodujące nieprawidłową gęstość powierzchni.

4. Czy jest jakiś szczególny powód, dla którego do gromadzenia prądu elektrod dodatnich i ujemnych używa się folii aluminiowej i miedzianej? Czy jest jakiś problem, aby użyć go odwrotnie? Czy widziałeś wiele literatury, która bezpośrednio wykorzystuje siatkę ze stali nierdzewnej? Czy jest różnica?

1). Obydwa są stosowane jako kolektory płynów, ponieważ mają dobrą przewodność, miękką teksturę (która może być również korzystna dla klejenia) oraz są stosunkowo powszechne i niedrogie. Jednocześnie obie powierzchnie mogą tworzyć warstwę tlenkowej folii ochronnej.

2). Warstwa tlenkowa na powierzchni miedzi należy do półprzewodników przewodzących elektrony. Warstwa tlenku jest zbyt gruba i ma wysoką impedancję; Warstwa tlenku na powierzchni aluminium jest izolatorem, a warstwa tlenku nie może przewodzić prądu. Jednak ze względu na niewielką grubość przewodność elektronową osiąga się poprzez efekt tunelowania. Jeśli warstwa tlenku jest gruba, poziom przewodności folii aluminiowej jest słaby, a nawet izolacja. Przed użyciem najlepiej oczyścić powierzchnię kolektora płynu z plam olejowych i grubych warstw tlenków.

3). Potencjał elektrody dodatniej jest wysoki, a cienka warstwa tlenku aluminium jest bardzo gęsta, co może zapobiegać utlenianiu kolektora. Warstwa tlenkowa folii miedzianej jest stosunkowo luźna i aby zapobiec jej utlenianiu, lepiej mieć niższy potencjał. Jednocześnie Li ma trudności z utworzeniem stopu interkalacyjnego litu z Cu o niskim potencjale. Jeśli jednak powierzchnia miedzi zostanie silnie utleniona, Li będzie reagował z tlenkiem miedzi przy nieco wyższym potencjale. Folii AL nie można używać jako elektrody ujemnej, ponieważ przy niskich potencjałach może wystąpić tworzenie się stopu LiAl.

4). Zbiór płynów wymaga czystego składu. Zanieczyszczony skład AL doprowadzi do nie zwartej powierzchni maski twarzowej i korozji wżerowej, a co więcej, zniszczenie powierzchni maski twarzowej doprowadzi do powstania stopu LiAl. Siatkę miedzianą oczyszcza się wodorosiarczanem, a następnie wypala wodą dejonizowaną, natomiast siatkę aluminiową oczyszcza się solą amoniakalną, a następnie wypala wodą dejonizowaną. Efekt przewodzący siatki natryskowej jest dobry.

5. Do pomiaru zwarcia rdzenia cewki używany jest tester zwarć akumulatora. Gdy napięcie jest wysokie, może dokładnie przetestować ogniwo zwarciowe. Dodatkowo, jaka jest zasada przebicia wysokiego napięcia w testerze zwarć?

To, jak wysokie napięcie jest używane do pomiaru zwarcia w ogniwie akumulatora, zależy od następujących czynników:

1). Poziom technologiczny Twojej firmy;

2). Projekt konstrukcyjny samego akumulatora

3). Materiał membrany akumulatora

4). Przeznaczenie baterii

Różne firmy stosują różne napięcia, ale wiele firm używa tego samego napięcia, niezależnie od wielkości modelu i pojemności. Powyższe czynniki można uporządkować malejąco: 1>4>3>2, co oznacza, że ​​poziom procesu w Twojej firmie determinuje wielkość napięcia zwarciowego.

Mówiąc najprościej, zasada przebicia wynika z obecności potencjalnych czynników zwarciowych, takich jak kurz, cząstki, większe otwory membrany, zadziory itp. pomiędzy elektrodą a membraną, które można określić jako słabe ogniwa. Przy stałym i wysokim napięciu te słabe ogniwa powodują, że rezystancja styku między płytkami elektrody dodatniej i ujemnej jest mniejsza niż gdzie indziej, co ułatwia jonizację powietrza i wytwarzanie łuków; Alternatywnie, bieguny dodatni i ujemny zostały już zwarte, a punkty styku są małe. W warunkach wysokiego napięcia przez te małe punkty kontaktowe natychmiast przepływa duży prąd, przekształcający energię elektryczną w energię cieplną, co powoduje natychmiastowe stopienie lub uszkodzenie membrany.

6. Jaki jest wpływ wielkości cząstek materiału na prąd wyładowczy?

Mówiąc najprościej, im mniejszy rozmiar cząstek, tym lepsza przewodność. Im większy rozmiar cząstek, tym gorsza przewodność. Naturalnie materiały o dużej szybkości mają zazwyczaj wysoką strukturę, małe cząstki i wysoką przewodność.

Tylko na podstawie analizy teoretycznej, jak to osiągnąć w praktyce, mogą wyjaśnić tylko przyjaciele, którzy tworzą materiały. Poprawa przewodności materiałów drobnocząsteczkowych jest zadaniem bardzo trudnym, zwłaszcza w przypadku materiałów w skali nano, a materiały o małych cząsteczkach będą charakteryzowały się stosunkowo małym zagęszczeniem, czyli małą pojemnością objętościową.

7. Płytki elektrody dodatniej i ujemnej odbiły się o 10um po pieczeniu przez 12 godzin po walcowaniu. Dlaczego występuje tak duże odbicie?

Istnieją dwa podstawowe czynniki wpływające: materiały i procesy.

1). Wydajność materiałów determinuje współczynnik odbicia, który różni się w zależności od materiału; Ten sam materiał, różne formuły i różne współczynniki odbicia; Ten sam materiał, ta sama formuła, inna grubość tabletki i inny współczynnik odbicia;

2). Jeśli kontrola procesu nie jest dobra, może to również spowodować odbicie. Czas przechowywania, temperatura, ciśnienie, wilgotność, sposób układania, naprężenia wewnętrzne, sprzęt itp.

8. Jak rozwiązać problem wycieku baterii cylindrycznych?

Cylinder jest zamykany i uszczelniany po wtrysku cieczy, więc uszczelnienie w naturalny sposób staje się trudnością z uszczelnieniem cylindra. Obecnie prawdopodobnie istnieje kilka sposobów uszczelniania akumulatorów cylindrycznych:

1). Uszczelnienie metodą spawania laserowego

2). Uszczelnienie pierścienia uszczelniającego

3). Uszczelnienie klejem

4). Uszczelnienie wibracyjne ultradźwiękowe

5). Połączenie dwóch lub więcej typów uszczelnień wymienionych powyżej

6). Inne metody uszczelniania

Kilka przyczyn wycieku:

1). Słabe uszczelnienie może powodować wyciek cieczy, co zwykle skutkuje deformacją i zanieczyszczeniem obszaru uszczelnienia, co wskazuje na słabe uszczelnienie.

2). Istotna jest również stabilność uszczelnienia, to znaczy przechodzi ono kontrolę podczas uszczelniania, ale powierzchnia uszczelnienia łatwo ulega uszkodzeniu, powodując wyciek cieczy.

3). Podczas formowania lub testowania wytwarzany jest gaz, który osiąga maksymalne naprężenie, jakie może wytrzymać uszczelka, co może uderzyć w uszczelkę i spowodować wyciek cieczy. Różnica w stosunku do punktu 2 polega na tym, że punkt 2 dotyczy wycieku produktu wadliwego, natomiast punkt 3 dotyczy wycieku niszczącego, co oznacza, że ​​uszczelnienie jest kwalifikowane, ale nadmierne ciśnienie wewnętrzne może spowodować uszkodzenie uszczelnienia.

4). Inne metody wycieku.

Konkretne rozwiązanie zależy od przyczyny wycieku. Dopóki przyczyna zostanie zidentyfikowana, jest ona łatwa do rozwiązania, jednak trudność polega na znalezieniu przyczyny, ponieważ działanie uszczelniające cylindra jest stosunkowo trudne do sprawdzenia i najczęściej należy do rodzaju uszkodzeń stosowanych podczas kontroli wyrywkowych .

9. Podczas przeprowadzania eksperymentów zawsze występuje nadmiar elektrolitu. Czy nadmiar elektrolitu ma wpływ na wydajność akumulatora bez rozlania?

Nie ma przepełnienia? Jest kilka sytuacji:

1). Elektrolit jest w sam raz

2). Lekko za dużo elektrolitu

3). Nadmierna ilość elektrolitu, ale nie osiągająca limitu

4). Duża ilość elektrolitu jest nadmierna, zbliża się do limitu

5). Osiągnął swój limit i można go zapieczętować

Pierwszy scenariusz jest idealny i nie stwarza żadnych problemów.

Druga sytuacja jest taka, że ​​niewielki nadmiar jest czasem problemem związanym z precyzją, czasem projektem, a zazwyczaj jest nieco przesadzony z projektem.

Trzeci scenariusz nie stanowi problemu, to po prostu strata kosztów.

Czwarta sytuacja jest nieco niebezpieczna. Ponieważ podczas użytkowania lub testowania akumulatorów różne przyczyny mogą powodować rozkład elektrolitu i wytwarzanie gazów; Bateria nagrzewa się, powodując rozszerzalność cieplną; Powyższe dwie sytuacje mogą łatwo spowodować wybrzuszenie (znane również jako deformacja) lub wyciek z akumulatora, zwiększając zagrożenie bezpieczeństwa akumulatora.

Piąty scenariusz jest w rzeczywistości ulepszoną wersją czwartego scenariusza, który stwarza jeszcze większe niebezpieczeństwo.

Przesadnie mówiąc, płyn może też stać się baterią. Oznacza to jednoczesne umieszczenie elektrody dodatniej i ujemnej w pojemniku zawierającym dużą ilość elektrolitu (np. zlewce o pojemności 500 ml). W tym czasie można ładować i rozładowywać elektrody dodatnie i ujemne, co jest również akumulatorem. Dlatego nadmiar elektrolitu tutaj nie jest mały. Elektrolit jest tylko medium przewodzącym. Jednakże objętość baterii jest ograniczona i w ramach tej ograniczonej objętości naturalne jest uwzględnienie kwestii wykorzystania przestrzeni i deformacji.

10. Czy ilość wtryskiwanego płynu będzie zbyt mała i czy spowoduje to wybrzuszenie po podzieleniu akumulatora?

Można tylko powiedzieć, że może nie być to konieczne, zależy to od tego, jak mało płynu zostanie wstrzyknięte.

1). Jeżeli ogniwo akumulatora jest całkowicie zanurzone w elektrolicie, ale nie ma na nim pozostałości, akumulator nie wybrzusza się po podziale pojemności;

2). Jeżeli ogniwo akumulatora jest całkowicie nasiąknięte elektrolitem i pozostała na nim niewielka ilość osadu, ale ilość wtryskiwanego płynu jest mniejsza niż wymagana przez Twoją firmę (oczywiście to wymaganie niekoniecznie jest wartością optymalną, z niewielkim odchyleniem), akumulator o podzielonej pojemności nie będzie się w tym czasie wybrzuszał;

3). Jeśli ogniwo akumulatora jest całkowicie zanurzone w elektrolicie i pozostała w nim duża ilość elektrolitu resztkowego, ale wymagania Twojej firmy dotyczące ilości wtrysku są wyższe niż rzeczywiste, tzw. niewystarczająca ilość wtrysku jest jedynie koncepcją firmy i nie może w rzeczywistości odzwierciedlać przydatność rzeczywistej ilości wtrysku akumulatora, a akumulator o podzielonej pojemności nie wybrzusza się;

4). Znacznie niewystarczająca objętość wtryskiwanej cieczy. Zależy to również od stopnia. Jeżeli elektrolit ledwo jest w stanie nasiąknąć ogniwo akumulatora, może ono wybrzuszyć się po częściowej pojemności, ale nie musi, ale prawdopodobieństwo wybrzuszenia akumulatora jest większe;

W przypadku poważnego niedoboru wtrysku cieczy do ogniwa akumulatora, energia elektryczna podczas formowania akumulatora nie może zostać przekształcona w energię chemiczną. W tym momencie prawdopodobieństwo wybrzuszenia ogniwa pojemnościowego wynosi prawie 100%.

Można to podsumować w następujący sposób: Zakładając, że rzeczywista optymalna ilość wtryskiwanej cieczy do akumulatora wynosi Mg, istnieje kilka sytuacji, w których ilość wtryskiwanej cieczy jest stosunkowo mała:

1). Objętość wtrysku cieczy=M: Akumulator w normie

2). Ilość wtryskiwanej cieczy jest nieco mniejsza niż M: akumulator nie ma wybrzuszenia, a pojemność może być normalna lub nieco niższa od wartości projektowej. Zwiększa się prawdopodobieństwo wybrzuszenia roweru, a wydajność jazdy na rowerze pogarsza się;

3). Ilość wtryskiwanej cieczy jest znacznie mniejsza niż M: akumulator ma stosunkowo dużą pojemność i współczynnik wybrzuszenia, co skutkuje niską pojemnością i słabą stabilnością cykliczną. Ogólnie rzecz biorąc, po kilku tygodniach wydajność jest mniejsza niż 80%.

4). M=0, akumulator nie wybrzusza się i nie ma pojemności.