Дефекти покриття літій-іонного акумулятора виникають через три основні частини: суспензію покриття, вікно покриття та процес сушіння покриття.
У процесі приготування суспензії неповна дисперсія вводить агломеровані частинки; недостатнє очищення фільтрації від заліза вносить металеві уламки; а неповна вакуумна деаерація залишає численні бульбашки. Відповідні дефекти покриття включають агломерати, забруднення металевими частинками, точкові отвори, апельсинову кірку тощо.
Параметри процесу нанесення покриття (об’ємна швидкість потоку суспензії, швидкість нанесення покриття, зазор між щілинами тощо), що перевищують вікно покриття, можуть призвести до залучення повітря, провисання, періодичних горизонтальних і вертикальних смуг. Крім того, періодичні вібрації від живильних насосів, валків для нанесення покриття тощо можуть також утворювати періодичні горизонтальні смуги.
Під час процесу сушіння покриття надмірно високі температури сушіння можуть спричинити такі дефекти, як міграція сполучного, товсті краї та розтріскування.
Для формування стійкого і рівномірного покриття в процесі нанесення необхідно одночасно виконувати наступні умови:
① Стабільні властивості суспензії, без утворення осаду, без змін в’язкості, вмісту твердих речовин тощо.
② Стабільна подача суспензії, утворюючи рівномірний і стабільний стан потоку всередині матриці.
③ Процес нанесення покриття відбувається в межах вікна нанесення покриття, утворюючи стабільне поле потоку між матрицею та валиком для нанесення покриття.
④ Стабільний рух фольги, відсутність ковзання полотна, сильної вібрації чи зморшок.
Існують численні типи дефектів плівки покриття з різними причинами. Ця стаття зосереджена на покритті-кришок для літій-іонних акумуляторів, аналізуючи кілька типових дефектів і надаючи відповідні рішення. Поширені дефекти включають точкові дефекти, краєві ефекти та нерівні дефекти.
I. Точкові дефекти
1. Дірочки
визначення:Дефект, коли повітря, що виходить із пор матеріалу, утворює отвори під час процесу висихання покриття. Бульбашки у вологій плівці мігрують із внутрішнього шару на поверхню плівки та розриваються, утворюючи дефекти-точкоподібні отвори. Бульбашки в основному утворюються в результаті перемішування, транспортування рідини для нанесення покриття та процесу нанесення покриття.
Заходи з удосконалення:Застосуйте вакуум, виберіть CMC з хорошою здатністю до диспергування та стабільною продуктивністю, відрегулюйте вміст твердої речовини, співвідношення CMC та SBR тощо, відрегулюйте швидкість та час перемішування.
2. Кратер (усадковий отвір)
визначення:Дефект, викликаний плямами низького поверхневого натягу на поверхні підкладки.
Спричинена різними частинками (пил, масляні плями, частинки металу тощо). Присутність сторонніх часток створює зони низького поверхневого натягу у вологій плівці на поверхні частинок. Плівка рідини радіально рухається навколо частинок, утворюючи кратер-точкові дефекти, як показано нижче.
Заходи з удосконалення:Відфільтруйте рідину для покриття для видалення заліза, контролюйте пил у навколишньому середовищі, очистіть поверхню основи.
3. Бульбашки анодного покриття
Випинання частинок агломерату:Якщо суспензія не перемішується рівномірно, а провідний агент не диспергується, утворюючи агломерати, виникає цей тип дефекту. Як показано нижче, на поверхні електрода з’являються великі ділянки виступів. Спостереження цих ділянок під збільшенням показує, що це агломерати провідного агента.
Заходи з удосконалення:Удосконалити процес перемішування суспензії, щоб усунути їх.
4. Апельсинова кірка
визначення:Дефект зовнішнього вигляду поверхні, коли покриття нагадує структуру апельсинової кірки.
Причини:Під час нанесення покриття через випаровування розчинника в різних зонах виникають різниці температур, створюючи різницю концентрації між верхнім і нижнім шарами суспензії. Це утворює градієнт поверхневого натягу та природне явище конвекції, що спричиняє міграцію розчину покриття, що зрештою призводить до нерівної поверхні покриття та дефектів апельсинової кірки. Надмірно швидке висихання в духовці або висока швидкість гарячого повітря можуть призвести до передчасного застигання розчину перед вирівнюванням, а також до утворення дефектів апельсинової кірки.
Заходи з удосконалення:
Зменшіть швидкість висихання, даючи розчину достатньо часу для вирівнювання.
Додайте до розчину низько{0}}летючі розчинники, поверхнево-активні речовини тощо, щоб зменшити різницю температур і концентрацій.
II. Дефекти лінії
1. Подряпини
визначення:Поверхня покриття подряпана у вигляді лінійних канавок різної довжини та неправильних сторін через контакт із гострими предметами, як показано нижче.
Можливі причини:Великі агломерати частинок, сторонні предмети або великі частинки застрягли в щілині щілини або щілині покриття; низька якість підкладки, через яку сторонні предмети блокують проміжок покриття між валиком для покриття та опорним валиком; пошкодження губи матриці. Крім того, під час роботи обладнання нерівномірний натяг або невідповідний об’єм повітря в печі може спричинити подряпини електрода під час руху, що також спричинить дефекти лінії подряпин.
Заходи з удосконалення:Видаліть частинки з кромки або щілини покриття, замініть фільтри, огляньте кромку матриці. У разі проблем, спричинених подряпинами, зупиніть лінію для усунення несправностей, знайдіть місце подряпин, усуньте перешкоду або належним чином відрегулюйте об’єм повітря печі, щоб усунути дефект лінії подряпин, забезпечуючи при цьому сухість електрода.
Великі частинки в суспензії:Відрегулюйте CMC, збільште час перемішування. Використання однорідної CMC з хорошим розчиненням, мінімальним залишком волокна та гелеутворенням, хорошим ефектом гідратації, може добре диспергувати частинки матеріалу; збільшити час перемішування, очистити залишкові м’які частки з сит, просіяти суспензію.
2. Вертикальні смуги
визначення:Смугасті дефекти, що з’являються в покритті, паралельно напрямку руху підкладки, безперервно розширюються в напрямку довжини, як показано нижче.
Можливі причини:Зазвичай це відбувається біля верхньої межі швидкості вікна покриття, більш очевидно для тонких покриттів. Нерівномірний розподіл суспензії на поверхні фольги.
Заходи з удосконалення:Відрегулюйте в’язкість суспензії (надмірна кількість диспергатора, доданого для рівномірної дисперсії, може зробити в’язкість занадто високою; поведінка не-ньютонівської рідини спричиняє погане вирівнювання після того, як суспензія переноситься з пристрою для нанесення покриття на поверхню фольги, не розподіляючись рівномірно.); зменшити швидкість нанесення (зниження швидкості дозволяє розчину втрачати «еластичність» і швидко вирівнюватися); зменшити проміжок покриття між валиком для покриття та опорним валиком; використовуйте добре{2}}диспергуючі диспергатори з відповідним дозуванням.
3. Горизонтальні смуги
визначення:Смугасті дефекти, що з’являються в покритті, перпендикулярно до напрямку руху основи, перетинаючи ширину полотна.
Можливі причини:Механічна вібрація; коливання швидкості полотна; періодичні коливання витрати подачі шламу.
Заходи з удосконалення:Перевірте, чи частота механічних завад відповідає частоті появи горизонтальних смуг.
4. Хвилястий край
визначення:Дефект, який характеризується появою хвилястих смуг по краю покриття.
Дві основні причини викликають дефекти хвилястих країв: одна пов’язана з фольгою, наприклад, неприйнятна шорсткість поверхні фольги, окислення фольги, вторинне забруднення під час транспортування або розмотування можуть спричинити проблеми з хвилястими краями. Для таких проблем замініть плівку для покриття новою. Іншою причиною є невідповідність між в'язкістю суспензії та розширенням прокладки. Під час нанесення покриття тривале перемішування живильної ємності може спричинити зниження в’язкості, або погана змочуваність провідного агента під час перемішування сильно впливає на в’язкість суспензії. Зміни в'язкості (зменшення) означають, що поточне розширення прокладки більше не підходить; замініть прокладку більшого розширення, щоб усунути хвилясті краї, викликані зниженням в'язкості.
5. Розтріскування
визначення:Дефект, через який на поверхні покриття з’являються переплетені тріщини.
Причини:Надмірне або занадто швидке висихання. Через нерівномірне нагрівання різних частин електрода під час зупинки одні краї висихають надто швидко, інші — надто повільно під час сушіння. Якщо внутрішня напруга, створена всередині покриття, не повністю звільнена, воно трісне.
Заходи з удосконалення:Відрегулюйте час і швидкість сушіння; відрегулюйте вміст твердих речовин (низький вміст твердих речовин може призвести до занадто швидкого та надмірного висихання покриття, що призведе до скручування та розтріскування); через причини натягу матеріалу покриття, контролюйте розтріскування, регулюючи вхід повітря в піч.
III. Крайові ефекти
1. Товстий край (Наростання краю)
визначення:Дефект, коли товщина покриття на обох краях ширини покриття перевищує середню товщину. Часто краї товсті, а центр тонкий, тобто товстий край.
Причина:Масова міграція, викликана поверхневим натягом. Як показано нижче, спочатку край вологої плівки тонший, розчинник випаровується швидше, ніж у центрі, що призводить до швидкого зростання твердого вмісту на краю. Поверхневий натяг на краю стає набагато більшим, ніж у центральної вологої плівки. Більший поверхневий натяг на краю та швидше випаровування розчинника проганяють рідину від внутрішньої частини до краю, утворюючи товстий край після висихання.
Явище товстого краю є несприятливим дефектом. Заходи щодо його запобігання та пом’якшення включають:
① При постійній швидкості потоку суспензії зменшення розміру щілини збільшує швидкість виходу суспензії з матриці, тим самим зменшуючи коефіцієнт опору суспензії, таким чином зменшуючи товщину товстого краю. Однак менший розмір щілини створює вищий внутрішній тиск у матриці, легше спричиняючи здуття кромки матриці, що призводить до нерівномірної поперечної товщини покриття, що вимагає обладнання для нанесення покриття з більш високою точністю.
② Зменшення зазору покриття може обмежено зменшити товщину та ширину товстого краю.
③ Зменшіть поверхневий натяг суспензії, наприклад, додавши поверхнево-активні речовини, щоб запобігти потоку суспензії до краю під час сушіння.
④ Оптимізуйте вихідну форму прокладки прорізу, щоб змінити напрямок швидкості потоку та величину суспензії, зменшити напружений стан суспензії на краю та послабити ефект розбухання суспензії.
[Пропозиція щодо внутрішнього посилання: посилання на «обладнання для нанесення покриттів з високою точністю» на нашу сторінку продукту для машин для нанесення точних покриттів, а «властивості суспензії» на наші сторінки постачання матеріалів або технічної підтримки]
2. Гранична депресія
визначення:Подібно до дефектів ліній типу западин.
Причина:Ключовий фактор, що спричиняє дефекти лінії западини, пов’язаний із тиском покриття. Коли тиск покриття всередині порожнини матриці є відносно низьким, у крайових положеннях покриття електрода виникає западина.
Заходи з удосконалення:Одним із методів є додавання тефлону з обох боків порожнини матриці, щоб збільшити тиск покриття на кромці, покращити кількість покриття на кромці та усунути западину краю. Інший полягає в зменшенні товщини прокладки, а також у збільшенні тиску покриття порожнини та уникненні вдавлення краю.
3. Зморшкуватість
визначення:Дефект, через який у процесі висихання на покритті з’являються зморшки.
Основні фактори включають: натяг розмотування/перемотування, співвідношення рулонів, специфікації мідної фольги (більш поширені для широких, тонких типів), діаметр вала перемотування, щільність намотування ПЕТ плівки тощо.
Поліпшення контрзаходів:Оптимізуйте криві натягу, змініть співвідношення рулонів, налаштуйте регулюючі рулони та збільште щільність намотування ПЕТ плівки на рулони.
4. Слабкий край / Нечіткий край
визначення:Колірна різниця між матеріалом з покриттям і матеріалом кромки невелика, без чітких меж; неточне визначення краю через слабкий край може призвести до неточного вимірювання відстані, що згодом впливає-на зв’язок корекції відхилення.
Причини:Матеріал коливається вліво і вправо; різні матеріали/суспензії мають різні градації сірого; перешкоди від дефектів зовнішнього вигляду на краю покриття тощо.
Заходи з удосконалення:Оптимізуйте систему зображення та алгоритм виявлення країв.
Інші поширені дефекти покриття включають: затягування повітря, поперечні хвилі, провисання, струмок, розширення, занурення тощо.
Складність дефектів покриття
Дефекти покриття, від їх причини до методів усунення і навіть методів боротьби, досить складні.
По-перше, фактори, що викликають дефекти, є складними. Кожна операція або етап процесу нанесення покриття може вплинути на якість покриття, що призведе до дефектів якості кінцевого продукту. Окрім прямого впливу факторів,-що спричиняють дефекти, взаємодія між різними факторами також може спричиняти дефекти.
По-друге, визначити джерело дефектів складно. Дефекти можуть з'явитися на одному етапі процесу або лише після кількох операцій. Іноді смуги покриття виявляються на станції покриття, але змішані дефекти або дефекти забруднення стають видимими лише після завершення сушіння. Навіть дефекти підкладки можуть бути виявлені лише після перемотування кінцевого продукту або розрізання.
По-третє, поява дефектів є випадковою. Дефекти можуть виникнути на будь-якій стадії циклу розробки продукту, від-приготування суспензії в лабораторії до пілотного нанесення покриття до масштабного-виробництва. Кожна стадія може мати різні дефекти, і усунення на початковій стадії не гарантує відсутність дефектів-на наступній стадії. Більш складно кажучи, подібні дефекти зовнішнього вигляду можуть мати багато причин, і причина може щоразу відрізнятися, наприклад, бульбашки, плями або брижі.
Нарешті, дефекти також можна визначити за початковою конструкцією машини для нанесення покриттів і продуктивністю кожного апаратного блоку на лінії виробництва покриття. Машина для нанесення покриттів може бути доцільною для продукту, для якого вона спочатку була налаштована, але зміни в продукті чи варіації вартості можуть призвести до того, що машина для нанесення покриттів не зможе відповідати вимогам.
Наведений вище аналіз висвітлює складні проблеми, пов’язані з покриттям електродів літій-іонних акумуляторів. Щоб досягти незмінних високоякісних-результатів, потрібні не лише глибокі технічні знання, але й точне обладнання, стабільні матеріали та бездоганно інтегрована виробнича лінія.
наTOB НОВА ЕНЕРГІЯ, ми є вашим відданим партнером у подоланні цих викликів. Ми надаємо--кінцеві рішення, які долають розрив між дослідженнями та розробками та масовим виробництвом, забезпечуючи оптимізацію ваших процесів для забезпечення якості, ефективності та продуктивності.
Наші основні послуги:
Під ключРішення для ліній виробництва акумуляторів:Від проектування та будівництва фабрики до вибору обладнання, монтажу, введення в експлуатацію та навчання персоналу ми надаємо повні, готові-до-експлуатації виробничі лінії, адаптовані до вашого бюджету та цільової продуктивності.
Пілотні та лабораторні рішення:Прискорюйте свої дослідження та розробки та розширюйте-за допомогою наших налаштованих пілотних і експериментальних ліній, розроблених для надання точних і масштабованих даних для масового виробництва.
Підтримка передової-технології акумулятора:Скористайтеся нашою-власною командою експертів, щоб отримати рекомендації щодо передових технологій, включаючи твердотільні-батареї, натрієві-іонні батареї, літій-сірчані батареї та процес сухого електроду. Ми пропонуємо комплексну підтримку для покращення продуктивності клітинки щодо ємності, швидкості, циклічного терміну служби та безпеки.
Індивідуальне обладнання для всіх етапів:Ми постачаємо індивідуальні-пристрої для нанесення покриттів та інше необхідне обладнання для лабораторних, пілотних і масових етапів виробництва, створене відповідно до ваших конкретних вимог.
КомплекснийМатеріал батареїПостачання:Отримайте доступ до широкого асортименту високоякісних-передових матеріалів для акумуляторів, щоб забезпечити потреби в дослідженнях і виробництві.
Побудуймо майбутнє енергетики разом.
Відвідайте наш веб-сайт, щоб дізнатися, як нашіРішення для ліній виробництва акумуляторівіПослуги індивідуального обладнанняможе посилити ваш успіх. Для технічної співпраці, будь ласкаЗв'яжіться з намисьогодні.
