Carte des défauts internes des cellules d'enroulement de batterie au lithium

Carte des défauts internes des cellules d'enroulement de batterie au lithium

Le bobinage est un processus clé dans le processus de fabrication des batteries lithium-ion, qui assemble les plaques d’électrodes positives et négatives et les séparateurs. Si des produits défectueux apparaissent, l’ensemble du noyau de la bobine, y compris les plaques d’électrodes positives et négatives et les séparateurs, est gaspillé. Le taux de rendement a un impact significatif sur le coût de fabrication de la batterie, et affecte également les performances et la sécurité de la batterie.

Généralement, les cartes de défauts internes courants du noyau de la bobine sont présentées dans la figure suivante et chaque carte comprend la plaque d'électrode positive, le diaphragme et la plaque d'électrode négative.

Figure 1 Carte des défauts internes du noyau de la bobine

Parmi eux, la première rangée (a) est un motif normal sans défauts internes.

La troisième photo de la deuxième rangée (b) montre une déformation par flexion de la plaque d'électrode, qui peut être due au fait que la tension n'est pas bien contrôlée lors du processus d'enroulement et que la plaque d'électrode est pliée. Ce défaut peut provoquer un grand nombre de plis dans l'électrode de la batterie lors d'expansions et de contractions répétées pendant la charge et la décharge, limitant l'utilisation de la capacité et pouvant entraîner des problèmes tels que la précipitation du lithium.

Le défaut de la troisième rangée (c) est la présence de corps étrangers métalliques sur le diaphragme, qui peuvent avoir été introduits lors des processus de préparation ou de transport de l'électrode, tels que le laminage, la découpe et d'autres processus de l'électrode. Il est également possible que les chutes de feuilles générées par la découpe des pièces polaires du processus de bobinage. Les objets métalliques étrangers peuvent provoquer des micro-courts-circuits à l'intérieur de la batterie, provoquer de graves auto-décharges et présenter des risques pour la sécurité. Les méthodes de détection générales comprennent principalement les tests de résistance à la tension de l'isolation du noyau de la batterie, la surveillance du vieillissement à haute température et l'évaluation de la valeur k d'autodécharge des produits non qualifiés.

Le principal problème avec la quatrième rangée (d) est un revêtement inégal, comprenant deux épaisseurs différentes des surfaces positives et négatives, et l'absence de revêtement sur un côté. Ce défaut est principalement dû au processus de revêtement ou au détachement du revêtement lors du processus de préparation de l’électrode. Généralement, la détection CCD est configurée pour les processus de laminage et de découpe des plaques polaires, et les plaques polaires défectueuses sont marquées pour éliminer les produits défectueux pendant le processus d'enroulement. Cependant, il n’existe aucune garantie d’élimination à 100 % des produits défectueux. Si cette situation se produit, la capacité de la batterie est perdue et il existe une inadéquation entre la capacité des électrodes positive et négative, ce qui entraîne une précipitation du lithium et d'autres problèmes.

Le défaut de la cinquième rangée (e) est la présence de corps étrangers non métalliques comme de la poussière à l'intérieur. Bien que cette situation ne soit pas aussi nocive que celle des corps étrangers métalliques, elle peut également affecter les performances de la batterie. Lorsque la taille est relativement grande, cela peut également entraîner des fissures du diaphragme et des micro-courts-circuits entre les pôles positif et négatif.

La méthode pour obtenir le graphique ci-dessus est la suivante : incorporer l'ensemble du noyau de la bobine dans la résine époxy adhésive A et B et solidifier pour conserver les caractéristiques structurelles internes du noyau de la bobine. Coupez la section transversale, meulez-la avec du papier de verre, polissez-la pour en faire un échantillon et observez-la en microscopie électronique à balayage. J'ai obtenu un grand nombre de photos et identifié ces modèles de défauts.

Figure 2 Processus d'observation de la microstructure centrale


De plus, il peut y avoir une rupture des pôles aux coins de la cellule enroulée, comme le montre la figure 3. La pièce polaire est trop fragile et présente une épaisseur importante, ce qui est particulièrement sujette à la fracture.

Ce qui précède est la carte des défauts internes du noyau de la bobine.