1. Η επίδραση της διαδικασίας επίστρωσης στην απόδοση των μπαταριών λιθίου
Η πολική επίστρωση αναφέρεται γενικά σε μια διαδικασία ομοιόμορφης επικάλυψης ενός αναδευόμενου πολτού σε έναν συλλέκτη ρεύματος και ξήρανσης των οργανικών διαλυτών στον πολτό. Το φαινόμενο επίστρωσης έχει σημαντικό αντίκτυπο στη χωρητικότητα της μπαταρίας, την εσωτερική αντίσταση, τη διάρκεια ζωής του κύκλου και την ασφάλεια, διασφαλίζοντας ομοιόμορφη επίστρωση των φύλλων ηλεκτροδίων. Η επιλογή των μεθόδων επίστρωσης και των παραμέτρων ελέγχου έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου, που εκδηλώνεται κυρίως σε:
1) Έλεγχος θερμοκρασίας στεγνώματος επίστρωσης: Εάν η θερμοκρασία στεγνώματος κατά την επίστρωση είναι πολύ χαμηλή, δεν μπορεί να εγγυηθεί το πλήρες στέγνωμα του ηλεκτροδίου. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, μπορεί να προκαλέσει ρωγμές, ξεφλούδισμα και άλλα φαινόμενα στην επιφανειακή επίστρωση του ηλεκτροδίου λόγω της ταχείας εξάτμισης των οργανικών διαλυτών μέσα στο ηλεκτρόδιο.
2) Πυκνότητα επιφάνειας επίστρωσης: Εάν η πυκνότητα της επιφάνειας επίστρωσης είναι πολύ χαμηλή, η χωρητικότητα της μπαταρίας μπορεί να μην φτάσει την ονομαστική χωρητικότητα. Εάν η πυκνότητα της επιφάνειας επίστρωσης είναι πολύ υψηλή, είναι εύκολο να προκληθεί σπατάλη συστατικών. Σε σοβαρές περιπτώσεις, εάν υπάρχει υπερβολική χωρητικότητα θετικού ηλεκτροδίου, μπορεί να σχηματιστούν δενδρίτες λιθίου λόγω της καθίζησης λιθίου και να τρυπήσουν τον διαχωριστή της μπαταρίας, προκαλώντας βραχυκύκλωμα και θέτοντας σε κίνδυνο την ασφάλεια.
3) Μέγεθος επίστρωσης: Εάν το μέγεθος της επίστρωσης είναι πολύ μικρό ή πολύ μεγάλο, μπορεί να προκαλέσει το θετικό ηλεκτρόδιο μέσα στην μπαταρία να μην καλύπτεται πλήρως από το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Κατά τη διαδικασία φόρτισης, ιόντα λιθίου ενσωματώνονται από το θετικό ηλεκτρόδιο και μετακινούνται στον ηλεκτρολύτη που δεν καλύπτεται πλήρως από το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Η πραγματική χωρητικότητα του θετικού ηλεκτροδίου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά και σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να σχηματιστούν δενδρίτες λιθίου μέσα στην μπαταρία, οι οποίοι μπορούν εύκολα να τρυπήσουν τον διαχωριστή και να προκαλέσουν βλάβη στο εσωτερικό κύκλωμα της μπαταρίας.
4) Πάχος επίστρωσης: Εάν το πάχος της επίστρωσης είναι πολύ λεπτό ή πολύ παχύ, θα επηρεάσει την επακόλουθη διαδικασία κύλισης του ηλεκτροδίου και δεν μπορεί να εγγυηθεί τη συνοχή της απόδοσης του ηλεκτροδίου της μπαταρίας.
Επιπλέον, η επίστρωση ηλεκτροδίων έχει μεγάλη σημασία για την ασφάλεια των μπαταριών. Πριν από την επίστρωση, πρέπει να γίνει εργασία 5S για να διασφαλιστεί ότι δεν αναμιγνύονται σωματίδια, θραύσματα, σκόνη κ.λπ. στο ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επίστρωσης. Εάν αναμειχθούν υπολείμματα, μπορεί να προκληθούν μικροβραχυκυκλώματα στο εσωτερικό της μπαταρίας και σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί να οδηγήσει σε πυρκαγιά και έκρηξη της μπαταρίας.
2. Επιλογή εξοπλισμού επίστρωσης και διαδικασία επίστρωσης
Η γενική διαδικασία επίστρωσης περιλαμβάνει: ξετύλιγμα → μάτισμα → τράβηγμα → έλεγχος τάσης → επίστρωση → στέγνωμα → διόρθωση → έλεγχος τάσης → διόρθωση → περιέλιξη και άλλες διαδικασίες. Η διαδικασία επίστρωσης είναι πολύπλοκη και υπάρχουν επίσης πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν το αποτέλεσμα επίστρωσης, όπως η ακρίβεια κατασκευής του εξοπλισμού επίστρωσης, η ομαλότητα της λειτουργίας του εξοπλισμού, ο έλεγχος της δυναμικής τάσης κατά τη διαδικασία επίστρωσης, το μέγεθος του αέρα ροή κατά τη διαδικασία ξήρανσης και την καμπύλη ελέγχου θερμοκρασίας. Επομένως, η επιλογή της κατάλληλης διαδικασίας επίστρωσης είναι εξαιρετικά σημαντική.
Γενικά, κατά την επιλογή μιας μεθόδου επίστρωσης, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη αρκετοί παράγοντες, όπως ο αριθμός των στρώσεων που πρόκειται να επικαλυφθούν, το πάχος της υγρής επίστρωσης, οι ρεολογικές ιδιότητες του υγρού επικάλυψης, η απαιτούμενη ακρίβεια επίστρωσης, το στήριγμα επίστρωσης ή το υπόστρωμα. και την ταχύτητα επίστρωσης.
Εκτός από τους παραπάνω παράγοντες, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθούν υπόψη η ειδική κατάσταση και τα χαρακτηριστικά της επικάλυψης ηλεκτροδίων. Τα χαρακτηριστικά της επίστρωσης ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι: ① επίστρωση μονής στρώσης διπλής όψης. ② Η υγρή επίστρωση του πολτού είναι σχετικά παχιά (100-300 μ m). ③ Ο πολτός είναι ένα μη νευτώνειο ρευστό υψηλού ιξώδους. ④ Η απαίτηση ακρίβειας για την επίστρωση πολικού φιλμ είναι υψηλή, παρόμοια με αυτή της επίστρωσης μεμβράνης. ⑤ Το στήριγμα επίστρωσης αποτελείται από φύλλο αλουμινίου και φύλλο χαλκού με πάχος 10-20 μ m. ⑥ Σε σύγκριση με την ταχύτητα επίστρωσης του φιλμ, η ταχύτητα επίστρωσης του πολωτή δεν είναι υψηλή. Λαμβάνοντας υπόψη τους παραπάνω παράγοντες, γενικά ο εργαστηριακός εξοπλισμός υιοθετεί έναν τύπο ξύστρας, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου των καταναλωτών χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον τύπο μεταφοράς επίστρωσης σε ρολό και οι μπαταρίες ισχύος χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον μέθοδο εξώθησης με σχισμή.
Επίστρωση ξύστρας: Το υπόστρωμα μεμβράνης διέρχεται από τον κύλινδρο επικάλυψης και έρχεται σε άμεση επαφή με τη δεξαμενή πολτού. Η περίσσεια ιλύς εφαρμόζεται στο υπόστρωμα του φύλλου. Όταν το υπόστρωμα διέρχεται μεταξύ του κυλίνδρου επίστρωσης και της ξύστρας, το διάκενο μεταξύ του ξύστρα και του υποστρώματος καθορίζει το πάχος της επίστρωσης. Ταυτόχρονα, η περίσσεια του πολτού αποξέεται και αναρροή, σχηματίζοντας μια ομοιόμορφη επίστρωση στην επιφάνεια του υποστρώματος. Οι κύριοι τύποι ξύστρων είναι οι ξύστρες με κόμμα. Η ξύστρα κόμματος είναι ένα από τα βασικά στοιχεία της κεφαλής επίστρωσης. Γενικά επεξεργάζεται κατά μήκος της γεννήτριας στην επιφάνεια του κυκλικού κυλίνδρου για να σχηματίσει μια άκρη σαν κόμμα. Αυτή η ξύστρα έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα και είναι εύκολο να ελεγχθεί η ποσότητα και η ακρίβεια της επίστρωσης. Είναι κατάλληλο για πολτούς υψηλής περιεκτικότητας σε στερεά και υψηλού ιξώδους.
Τύπος μεταφοράς επίστρωσης κυλίνδρου: Ο κύλινδρος επικάλυψης περιστρέφεται για να κινήσει τον πολτό και η ποσότητα μεταφοράς του πολτού ρυθμίζεται μέσω του κενού μεταξύ της ξύστρας κόμματος. Ο πολτός μεταφέρεται στο υπόστρωμα με την περιστροφή του πίσω κυλίνδρου και του κυλίνδρου επικάλυψης. Η διαδικασία φαίνεται στο σχήμα 2. Η επίστρωση μεταφοράς επίστρωσης κυλίνδρου περιλαμβάνει δύο βασικές διαδικασίες: (1) η περιστροφή του κυλίνδρου επίστρωσης οδηγεί τον πολτό να περάσει μέσα από το διάκενο μεταξύ των κυλίνδρων μέτρησης, σχηματίζοντας ένα ορισμένο πάχος στρώματος πολτού. (2) Ένα ορισμένο πάχος στρώματος πολτού μεταφέρεται στο υλικό αλουμινίου περιστρέφοντας τον κύλινδρο επικάλυψης και τον πίσω κύλινδρο σε αντίθετες κατευθύνσεις για να σχηματιστεί μια επικάλυψη.
Επίστρωση διέλασης σχισμής: Ως τεχνολογία υγρής επίστρωσης ακριβείας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, η αρχή λειτουργίας είναι ότι το υγρό επικάλυψης εξωθείται και ψεκάζεται κατά μήκος των κενών του καλουπιού επίστρωσης υπό συγκεκριμένη πίεση και ρυθμό ροής και μεταφέρεται στο υπόστρωμα. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους επίστρωσης, έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως γρήγορη ταχύτητα επίστρωσης, υψηλή ακρίβεια και ομοιόμορφο υγρό πάχος. Το σύστημα επίστρωσης είναι κλειστό, γεγονός που μπορεί να αποτρέψει την είσοδο ρύπων κατά τη διαδικασία επίστρωσης. Ο ρυθμός χρήσης του πολτού είναι υψηλός και οι ιδιότητες του πολτού μπορούν να διατηρηθούν σταθερές. Πολλαπλές στρώσεις επίστρωσης μπορούν να πραγματοποιηθούν ταυτόχρονα. Και μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικές περιοχές ιξώδους και στερεάς περιεκτικότητας σε πολτό και έχει ισχυρότερη προσαρμοστικότητα σε σύγκριση με τη διαδικασία επικάλυψης μεταφοράς.
3. Ελαττώματα επίστρωσης και παράγοντες που επηρεάζουν
Η μείωση των ελαττωμάτων της επίστρωσης, η βελτίωση της ποιότητας και της απόδοσης της επίστρωσης και η μείωση του κόστους κατά τη διαδικασία επίστρωσης είναι σημαντικές πτυχές που πρέπει να μελετηθούν στην τεχνολογία επίστρωσης. Τα κοινά προβλήματα στη διαδικασία επίστρωσης περιλαμβάνουν χοντρή κεφαλή και λεπτή ουρά, χοντρές άκρες και στις δύο πλευρές, σημεία σαν σκούρες κηλίδες, τραχιά επιφάνεια και εκτεθειμένο φύλλο. Το πάχος της κεφαλής και της ουράς μπορεί να ρυθμιστεί από το χρόνο ανοίγματος και κλεισίματος της βαλβίδας επικάλυψης ή της διακοπτόμενης βαλβίδας. Το πρόβλημα των παχιών άκρων μπορεί να βελτιωθεί από τις πτυχές των ιδιοτήτων του πολτού, της ρύθμισης του διακένου επίστρωσης, του ρυθμού ροής πολτού κ.λπ. Η επιφανειακή τραχύτητα, η ανομοιομορφία και οι λωρίδες μπορούν να βελτιωθούν σταθεροποιώντας το υλικό του φύλλου, μειώνοντας την ταχύτητα και ρυθμίζοντας τη γωνία του αερομαχαιριού.
Υπόστρωμα - Ιλύς
Η σχέση μεταξύ των βασικών φυσικών ιδιοτήτων του πολτού και της επικάλυψης: Στην πραγματική διαδικασία, το ιξώδες του πολτού έχει κάποιο αντίκτυπο στο αποτέλεσμα της επικάλυψης. Το ιξώδες του παρασκευαζόμενου πολτού ποικίλλει ανάλογα με τις πρώτες ύλες του ηλεκτροδίου, την αναλογία πολτού και τον τύπο του συνδετικού που επιλέγεται. Όταν το ιξώδες του πολτού είναι πολύ υψηλό, η επίστρωση συχνά δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί συνεχώς και σταθερά, και επηρεάζεται επίσης το αποτέλεσμα επικάλυψης.
Η ομοιομορφία, η σταθερότητα, τα άκρα και τα επιφανειακά αποτελέσματα του υγρού επικάλυψης καθορίζονται άμεσα από τις ρεολογικές ιδιότητες του υγρού επικάλυψης, καθορίζοντας έτσι άμεσα την ποιότητα της επικάλυψης. Θεωρητική ανάλυση, πειραματικές τεχνικές επίστρωσης, τεχνικές πεπερασμένων στοιχείων δυναμικής ρευστών και άλλες ερευνητικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη του παραθύρου επικάλυψης, το οποίο αναφέρεται στο εύρος λειτουργίας της διαδικασίας που μπορεί να επιτύχει σταθερή επίστρωση και να αποκτήσει ομοιόμορφη επίστρωση.
Υπόστρωμα - Φύλλο χαλκού και αλουμινίου
Επιφανειακή τάση: Η επιφανειακή τάση του φύλλου αλουμινίου χαλκού πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτή του επικαλυμμένου διαλύματος, διαφορετικά το διάλυμα θα είναι δύσκολο να απλωθεί ομαλά στο υπόστρωμα, με αποτέλεσμα κακή ποιότητα επίστρωσης. Μια αρχή που πρέπει να ακολουθηθεί είναι ότι η επιφανειακή τάση του διαλύματος που πρόκειται να επικαλυφθεί πρέπει να είναι 5 dynes/cm χαμηλότερη από αυτή του υποστρώματος, αν και αυτό είναι μόνο τραχύ. Η επιφανειακή τάση του διαλύματος και του υποστρώματος μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας τον τύπο ή την επιφανειακή επεξεργασία του υποστρώματος. Η μέτρηση της επιφανειακής τάσης και για τα δύο θα πρέπει επίσης να συμπεριληφθεί ως στοιχείο δοκιμής ποιοτικού ελέγχου.
Ομοιόμορφο πάχος: Σε διαδικασίες παρόμοιες με την επίστρωση με ξύστρα, το ανομοιόμορφο πάχος σε όλο το υπόστρωμα μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφο πάχος επίστρωσης. Επειδή στη διαδικασία επίστρωσης, το πάχος της επίστρωσης ελέγχεται από το διάκενο μεταξύ του ξύστρα και του υποστρώματος. Εάν υπάρχει μικρότερο πάχος του υποστρώματος στην εγκάρσια κατεύθυνση, περισσότερο διάλυμα θα περάσει από αυτήν την περιοχή και το πάχος της επίστρωσης θα είναι παχύτερο και αντίστροφα. Εάν η διακύμανση του πάχους του υποστρώματος παρατηρηθεί από το μετρητή πάχους, η τελική διακύμανση πάχους μεμβράνης θα εμφανίσει επίσης την ίδια απόκλιση. Επιπλέον, η πλευρική απόκλιση του πάχους μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ελαττώματα στην περιέλιξη. Προκειμένου λοιπόν να αποφευχθούν τέτοια ελαττώματα, είναι σημαντικό να ελέγχετε το πάχος των πρώτων υλών
Στατικός ηλεκτρισμός: Στη γραμμή επίστρωσης, παράγεται πολύς στατικός ηλεκτρισμός στην επιφάνεια του υποστρώματος κατά το ξετύλιγμα και τη διέλευση από τον κύλινδρο. Ο παραγόμενος στατικός ηλεκτρισμός μπορεί εύκολα να προσροφήσει στρώματα αέρα και τέφρας στον κύλινδρο, προκαλώντας ελαττώματα επίστρωσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί επίσης να προκαλέσει ηλεκτροστατικά ελαττώματα εμφάνισης στην επιφάνεια της επίστρωσης και, πιο σοβαρά, μπορεί να προκαλέσει ακόμη και πυρκαγιές. Εάν η υγρασία είναι χαμηλή το χειμώνα, το πρόβλημα στατικού ηλεκτρισμού στη γραμμή επίστρωσης θα είναι πιο εμφανές και σοβαρό. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση τέτοιων ελαττωμάτων είναι η διατήρηση της περιβαλλοντικής υγρασίας όσο το δυνατόν υψηλότερη, η γείωση της γραμμής επίστρωσης και η εγκατάσταση ορισμένων αντιστατικών συσκευών.
Καθαριότητα: Οι ακαθαρσίες στην επιφάνεια του υποστρώματος μπορεί να προκαλέσουν φυσικά ελαττώματα όπως χτυπήματα, βρωμιές κ.λπ. Έτσι στη διαδικασία παραγωγής του υποστρώματος, είναι απαραίτητο να ελέγχεται καλά η καθαριότητα των πρώτων υλών. Οι διαδικτυακοί κύλινδροι καθαρισμού φιλμ είναι μια σχετικά αποτελεσματική μέθοδος για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών του υποστρώματος. Αν και δεν μπορούν να αφαιρεθούν όλες οι ακαθαρσίες στη μεμβράνη, μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την ποιότητα των πρώτων υλών και να μειώσει τις απώλειες.
4. Χάρτης ελαττωμάτων ηλεκτροδίων μπαταρίας λιθίου
【1】 Ελαττώματα φυσαλίδων στην επίστρωση αρνητικού ηλεκτροδίου των μπαταριών ιόντων λιθίου
【2】 Τρύπα καρφίτσας
【3】 Γρατσουνιές
【4】 Χοντρή άκρη
【5】 Συσσωματωμένα σωματίδια στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου
【6】 Συσσωματωμένα σωματίδια στην επιφάνεια του θετικού ηλεκτροδίου
【7】 Πολική ρωγμή συστήματος νερού
【8】 Επιφανειακή συρρίκνωση του πολωτή
【9】 Γρατσουνιές στην επιφάνεια του πολωτή
【10】 Εφαρμόστε κάθετες ρίγες
【11】 Κυλιόμενες ρωγμές στη μερικώς αποξηραμένη περιοχή του πολωτή
【12】 Ρυτίδες στην άκρη του κυλίνδρου πολωτή
【13】 Αρνητική επικάλυψη σχισμής ηλεκτροδίων και αποκόλληση φύλλου
【14】 Γρεζίνια κοπής πολικών φετών
【15】 Ακμή κυμάτων κοπής πολικής φέτας
5. Ομοιομορφία επίστρωσης
Η λεγόμενη ομοιομορφία επίστρωσης αναφέρεται στη συνοχή του πάχους της επίστρωσης ή της κατανομής της κόλλας εντός της περιοχής επίστρωσης. Όσο καλύτερη είναι η συνοχή του πάχους της επίστρωσης ή της ποσότητας κόλλας, τόσο καλύτερη είναι η ομοιομορφία της επίστρωσης και αντίστροφα. Δεν υπάρχει ενοποιημένος δείκτης μέτρησης για την ομοιομορφία επίστρωσης, ο οποίος μπορεί να μετρηθεί με την απόκλιση ή την ποσοστιαία απόκλιση του πάχους της επίστρωσης ή της ποσότητας κόλλας σε κάθε σημείο σε μια συγκεκριμένη περιοχή σε σχέση με το μέσο πάχος επίστρωσης ή ποσότητα κόλλας σε αυτήν την περιοχή ή από το διαφορά μεταξύ του μέγιστου και του ελάχιστου πάχους επίστρωσης ή ποσότητας κόλλας σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Το πάχος της επίστρωσης εκφράζεται συνήθως σε µm.
Η ομοιομορφία επίστρωσης χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της συνολικής κατάστασης επίστρωσης μιας περιοχής. Αλλά στην πραγματική παραγωγή, συνήθως νοιαζόμαστε περισσότερο για την ομοιομορφία τόσο στην οριζόντια όσο και στην κατακόρυφη κατεύθυνση του υποστρώματος. Η λεγόμενη πλευρική ομοιομορφία αναφέρεται στην ομοιομορφία στην κατεύθυνση του πλάτους της επίστρωσης (ή στην πλευρική κατεύθυνση της μηχανής). Η λεγόμενη διαμήκης ομοιομορφία αναφέρεται στην ομοιομορφία στην κατεύθυνση του μήκους της επίστρωσης (ή στην κατεύθυνση διαδρομής του υποστρώματος).
Υπάρχουν σημαντικές διαφορές ως προς το μέγεθος, τους παράγοντες που επηρεάζουν και τις μεθόδους ελέγχου των σφαλμάτων της οριζόντιας και κάθετης εφαρμογής κόλλας. Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος του υποστρώματος (ή της επίστρωσης), τόσο πιο δύσκολος είναι ο έλεγχος της πλευρικής ομοιομορφίας. Με βάση την πολυετή πρακτική εμπειρία στην επίστρωση, όταν το πλάτος του υποστρώματος είναι κάτω από 800 mm, η πλευρική ομοιομορφία είναι συνήθως εύκολα εγγυημένη. Όταν το πλάτος του υποστρώματος είναι μεταξύ 1300-1800mm, η πλευρική ομοιομορφία μπορεί συχνά να ελεγχθεί καλά, αλλά είναι δύσκολο και απαιτεί σημαντικό επίπεδο επαγγελματικής εξειδίκευσης. Όταν το πλάτος του υποστρώματος είναι πάνω από 2000mm, είναι πολύ δύσκολο να ελεγχθεί η πλευρική ομοιομορφία και μόνο λίγοι κατασκευαστές μπορούν να το χειριστούν καλά. Καθώς η παρτίδα παραγωγής (δηλ. το μήκος επίστρωσης) αυξάνεται, η διαμήκης ομοιομορφία μπορεί να γίνει μεγαλύτερη πρόκληση ή δυσκολία από την εγκάρσια ομοιομορφία.