A lítium akkumulátor tekercselemeinek belső hibatérképe

A lítium akkumulátor tekercselemeinek belső hibatérképe

A tekercselés kulcsfontosságú folyamat a lítium-ion akkumulátorok gyártási folyamatában, amely során a pozitív és negatív elektródalemezeket és elválasztókat szerelik össze. Ha hibás termékek fordulnak elő, a teljes tekercsmag, beleértve a pozitív és negatív elektródalemezeket és elválasztókat is, kárba vész. A termelési ráta jelentősen befolyásolja az akkumulátor gyártási költségét, és befolyásolja az akkumulátor teljesítményét és biztonságát is.

Általában a tekercsmag közös belső hibatérképei a következő ábrán láthatók, és mindegyik térkép tartalmazza a pozitív elektródalemezt, a membránt és a negatív elektródalemezt.

1. ábra A tekercsmag belső hibatérképe

Ezek közül az első sor (a) egy normál minta, belső hibák nélkül.

A második sorban (b) lévő harmadik fotó az elektródalemez hajlítási deformációját mutatja, ami annak tudható be, hogy a tekercselési folyamat során a feszültség nem megfelelően szabályozható, és az elektródalemez meghajlítva. Ez a hiba nagyszámú ráncot okozhat az akkumulátor elektródán a töltés és kisütés során történő ismételt tágulás és összehúzódás során, ami korlátozza a kapacitáskihasználást, és olyan problémákhoz vezethet, mint például a lítium kiválása.

A harmadik sor (c) hibája a membránon lévő fém idegen tárgyak jelenléte, amelyek az elektróda előkészítési vagy szállítási folyamatai során kerülhettek be, mint például az elektródák hengerlése, vágása és egyéb folyamatok során. Az is lehetséges, hogy a fóliahulladékok a tekercselési folyamat pólusdarabjainak levágása során keletkeznek. A fém idegen tárgyak mikro rövidzárlatot okozhatnak az akkumulátor belsejében, súlyos önkisülést okozhatnak, és biztonsági kockázatot jelentenek. Az általános kimutatási módszerek főként az akkumulátormag szigetelésének feszültségellenállás-vizsgálatát, a magas hőmérsékletű öregedés-ellenőrzést és a minősítetlen termékek önkisülési k-értékének megítélését foglalják magukban.

A negyedik sor (d) fő problémája az egyenetlen bevonat, beleértve a pozitív és negatív felületek két különböző vastagságát, és az egyik oldalon nincs bevonat. Ezt a hibát elsősorban a bevonási folyamat vagy a bevonat leválása okozza az elektróda előkészítési folyamata során. Általában a CCD-felismerést a póluslemez-hengerlési és -vágási folyamatokhoz állítják be, és a hibás póluslemezeket megjelölik, hogy eltávolítsák a hibás termékeket a tekercselési folyamat során. A hibás termékek 100%-os kiküszöbölésére azonban nincs garancia. Ha ez a helyzet előfordul, az akkumulátor kapacitása elveszik, és a pozitív és a negatív elektróda kapacitása eltér, ami lítium kicsapódáshoz és egyéb problémákhoz vezet.

Az ötödik sor (e) hibája nem fémes idegen tárgyak, például por jelenléte a belsejében. Bár ez a helyzet nem annyira káros, mint a fém idegen tárgyak, az akkumulátor teljesítményét is befolyásolhatja. Ha a méret viszonylag nagy, ez a membrán repedéséhez és a pozitív és negatív pólusok közötti mikrozárlatokhoz is vezethet.

A fenti grafikon elkészítésének módszere a következő: ágyazza be a teljes tekercsmagot A és B ragasztós epoxigyantába, és szilárdítsa meg, hogy megőrizze a tekercsmag belső szerkezeti jellemzőit. Vágja le a keresztmetszetet, csiszolja le csiszolópapírral, polírozza mintát, majd pásztázó elektronmikroszkóppal figyelje meg. Sok fényképet készítettem, és azonosították ezeket a hibamintákat.

2. ábra A mag mikroszerkezetének megfigyelési folyamata


Ezen túlmenően, a 3. ábrán látható módon pólustörés is előfordulhat a sebesített cella sarkainál. A pólusdarab túl törékeny és nagy vastagságú, ami különösen hajlamos a törésre.

A fenti a tekercsmag belső hibatérképe.