Dix enjeux majeurs dans la production de batteries au lithium ! Partage d'expérience d'ingénieur professionnel

Dix enjeux majeurs dans la production de batteries au lithium ! Partage d'expérience d'ingénieur professionnel

1、 Quelle est la raison des trous d’épingle dans le revêtement des électrodes négatives ? Est-ce la raison pour laquelle le matériau n’est pas bien dispersé ? Est-il possible que la mauvaise répartition granulométrique du matériau en soit la cause ?

L'apparition de trous d'épingle doit être causée par les facteurs suivants : 1. Le film n'est pas propre ; 2. L'agent conducteur n'est pas dispersé ; 3. Le matériau principal de l’électrode négative n’est pas dispersé ; 4. Certains ingrédients de la formule contiennent des impuretés ; 5. Les particules d'agent conducteur sont inégales et difficiles à disperser ; 6. Les particules de l’électrode négative sont inégales et difficiles à disperser ; 7. Il existe des problèmes de qualité avec les matériaux de la formule eux-mêmes ; 8. Le pot de mélange n'a pas été nettoyé à fond, ce qui a entraîné la présence de poudre sèche résiduelle à l'intérieur du pot. Accédez simplement au suivi des processus et analysez vous-même les raisons spécifiques.

Aussi, concernant les points noirs sur le diaphragme, je les ai rencontrés il y a de nombreuses années. Permettez-moi d'abord d'y répondre brièvement. Veuillez corriger toutes les erreurs. Selon l'analyse, il a été déterminé que les points noirs sont causés par la température locale élevée du séparateur provoquée par la décharge de polarisation de la batterie, et que la poudre d'électrode négative adhère au séparateur. La décharge de polarisation est provoquée par la présence de substances actives attachées à la poudre dans la bobine de la batterie pour des raisons de matériaux et de processus, entraînant une décharge de polarisation une fois la batterie formée et chargée. Pour éviter les problèmes ci-dessus, il est d'abord nécessaire d'utiliser des processus de mélange appropriés pour résoudre la liaison entre les substances actives et les collectifs métalliques, et pour éviter l'élimination artificielle de la poudre lors de la fabrication des plaques de batterie et de l'assemblage de la batterie.

L'ajout de certains additifs n'affectant pas les performances de la batterie pendant le processus de revêtement peut en effet améliorer certaines performances de l'électrode. Bien entendu, l’ajout de ces composants à l’électrolyte peut obtenir un effet de consolidation. La température locale élevée du diaphragme est causée par la non-uniformité des plaques d'électrodes. À proprement parler, il appartient à un micro-court-circuit, qui peut provoquer une température locale élevée et faire perdre de la poudre à l'électrode négative.

2、 Quelles sont les raisons de la résistance interne excessive de la batterie ?

En termes de technologie :

1. L'ingrédient de l'électrode positive contient trop peu d'agent conducteur (la conductivité entre les matériaux n'est pas bonne car la conductivité du lithium-cobalt lui-même est très mauvaise)

2. Il y a trop d'adhésif pour l'ingrédient de l'électrode positive. (Les adhésifs sont généralement des matériaux polymères dotés de fortes propriétés isolantes)

3. Adhésif excessif pour les ingrédients des électrodes négatives. (Les adhésifs sont généralement des matériaux polymères dotés de fortes propriétés isolantes)

4. Répartition inégale des ingrédients.

5. Solvant de liant incomplet lors de la préparation des ingrédients. (Pas complètement soluble dans la NMP, l'eau)

6. La densité de la surface de la boue de revêtement est trop élevée. (Longue distance de migration des ions)

7. La densité de compactage est trop élevée et le laminage est trop compacté. (Un roulement excessif peut endommager la structure des substances actives)

8. L'oreille de l'électrode positive n'est pas fermement soudée, ce qui entraîne une soudure virtuelle.

9. L'oreille de l'électrode négative n'est pas fermement soudée ou rivetée, ce qui entraîne une fausse soudure ou un détachement.

10. L'enroulement n'est pas serré et le noyau est lâche. (Augmentez la distance entre les plaques d'électrodes positives et négatives)

11. L’oreille de l’électrode positive n’est pas fermement soudée au boîtier.

12. L’oreille et le pôle de l’électrode négative ne sont pas solidement soudés.

13. Si la température de cuisson de la batterie est trop élevée, le diaphragme rétrécira. (Ouverture du diaphragme réduite)

14. Quantité de liquide injectée insuffisante (la conductivité diminue, la résistance interne augmente rapidement après circulation !)

15. Le temps de stockage après l'injection de liquide est trop court et l'électrolyte n'est pas complètement trempé

16. Pas complètement activé pendant la formation.

17. Fuite excessive d'électrolyte pendant le processus de formation.

18. Contrôle de l'eau insuffisant pendant le processus de production, entraînant une expansion de la batterie.

19. La tension de charge de la batterie est trop élevée, ce qui entraîne une surcharge.

20. Environnement de stockage de batterie déraisonnable.

Au niveau des matériaux :

21. Le matériau de l’électrode positive a une résistance élevée. (Mauvaise conductivité, comme le phosphate de fer lithium)

22. Impact du matériau du diaphragme (épaisseur du diaphragme, petite porosité, petite taille des pores)

23. Effets des matériaux électrolytiques. (Faible conductivité et haute viscosité)

24. Influence du matériau PVDF de l'électrode positive. (fort en poids ou en poids moléculaire)

25. L'influence du matériau conducteur de l'électrode positive. (Mauvaise conductivité, haute résistance)

26. Effets des matériaux des oreilles d'électrodes positives et négatives (épaisseur mince, mauvaise conductivité, épaisseur inégale et mauvaise pureté du matériau)

27. Les feuilles de cuivre et les feuilles d'aluminium ont une mauvaise conductivité ou des oxydes de surface.

28. La résistance interne du contact de rivetage du pôle du couvercle est trop élevée.

29. Le matériau de l’électrode négative a une résistance élevée. d'autres aspects

30. Déviation des instruments de test de résistance interne.

31. Opération humaine.

3、 Quels sont les problèmes auxquels il faut prêter attention lorsque l’électrode n’est pas uniformément recouverte ?

Ce problème est assez courant et était à l'origine relativement facile à résoudre, mais de nombreux travailleurs du revêtement ne sont pas doués pour résumer, ce qui fait que certains points problématiques existants sont par défaut considérés comme des phénomènes normaux et inévitables. Premièrement, il est nécessaire d’avoir une compréhension claire des facteurs qui affectent la densité surfacique et des facteurs qui affectent la valeur stable de la densité surfacique afin de résoudre le problème de manière ciblée.

Les facteurs qui affectent la densité de la surface du revêtement comprennent :

1. Facteurs liés au matériau lui-même

2. Formule

3. Mélanger les matériaux

4. Environnement de revêtement

5. Tranchant du couteau

6. Viscosité du lisier

7. Vitesse des pôles

8. Planéité de la surface

9. Précision de la machine de revêtement

10. Force du vent du four

11. Tension de revêtement et ainsi de suite

Facteurs affectant l'uniformité de l'électrode :

1. Qualité du lisier

2. Viscosité du lisier

3. Vitesse de déplacement

4. Tension du film

5. Méthode d'équilibre des tensions

6. Longueur de traction du revêtement

7. Bruit

8. Planéité de la surface

9. Planéité de la lame

10. Planéité du matériau en aluminium, etc.

Ce qui précède n'est qu'une liste de quelques facteurs, et vous devez analyser vous-même les raisons pour éliminer spécifiquement les facteurs qui provoquent une densité de surface anormale.

4. Excusez-moi, y a-t-il une raison particulière pour laquelle les collecteurs de courant positif et négatif sont respectivement constitués de feuille d'aluminium et de feuille de cuivre ? Y a-t-il un problème à l'utiliser à l'envers ? Avez-vous vu de nombreuses publications utilisant directement des treillis en acier inoxydable ? Y a-t-il une différence ?

1. Les deux sont utilisés comme collecteurs de fluides car ils ont une bonne conductivité, une texture douce (ce qui peut également être bénéfique pour la liaison) et sont relativement courants et peu coûteux. En même temps, les deux surfaces peuvent former une couche de film protecteur d'oxyde.

2. La couche d'oxyde à la surface du cuivre appartient aux semi-conducteurs, à conduction électronique. La couche d'oxyde est trop épaisse et a une impédance élevée ; La couche d’oxyde à la surface de l’aluminium est un isolant et la couche d’oxyde ne peut pas conduire l’électricité. Cependant, en raison de sa faible épaisseur, la conductivité électronique est obtenue par effet tunnel. Si la couche d'oxyde est épaisse, le niveau de conductivité de la feuille d'aluminium est mauvais, voire isolant. Avant utilisation, il est préférable de nettoyer la surface du collecteur de fluide pour éliminer les taches d'huile et les épaisses couches d'oxyde.

3. Le potentiel de l'électrode positive est élevé et la fine couche d'oxyde d'aluminium est très dense, ce qui peut empêcher l'oxydation du collecteur. La couche d'oxyde de la feuille de cuivre est relativement lâche et pour éviter son oxydation, il est préférable d'avoir un potentiel plus faible. Dans le même temps, il est difficile pour Li de former un alliage d’intercalation de lithium avec Cu à faible potentiel. Cependant, si la surface du cuivre est fortement oxydée, le Li réagira avec l'oxyde de cuivre à un potentiel légèrement plus élevé. La feuille AL ne peut pas être utilisée comme électrode négative, car un alliage LiAl peut se produire à de faibles potentiels.

4. La collecte de fluide nécessite une composition pure. La composition impure d'AL conduira à un masque facial de surface non compact et à une corrosion par piqûre, et plus encore, la destruction du masque facial de surface conduira à la formation d'un alliage LiAl. Le treillis en cuivre est nettoyé avec du sulfate d'hydrogène puis cuit avec de l'eau déionisée, tandis que le treillis en aluminium est nettoyé avec du sel d'ammoniaque puis cuit avec de l'eau déminéralisée. L'effet conducteur du filet de pulvérisation est bon.

5、 J'ai une question à poser. Nous utilisons un testeur de court-circuit de batterie pour tester les noyaux de bobines pour détecter les courts-circuits. Lorsque la tension est élevée, il peut tester avec précision les cellules de court-circuit. De plus, quel est le principe de claquage haute tension du testeur de court-circuit ? Nous attendons avec impatience votre explication détaillée. Merci!

La hauteur de tension utilisée pour mesurer un court-circuit dans une cellule de batterie est liée aux facteurs suivants :

1. Le niveau technologique de votre entreprise ;

2. Conception structurelle de la batterie elle-même

3. Matériau du diaphragme de la batterie

4. Le but de la batterie

Différentes entreprises utilisent des tensions différentes, mais de nombreuses entreprises utilisent la même tension, quelle que soit la taille ou la capacité du modèle. Les facteurs ci-dessus peuvent être classés par ordre décroissant : 1>4>3>2, ce qui signifie que le niveau de processus de votre entreprise détermine l'ampleur de la tension de court-circuit.

En termes simples, le principe de claquage est dû à la présence de facteurs de court-circuit potentiels tels que poussières, particules, trous de membrane plus grands, bavures, etc. entre l'électrode et le diaphragme, que l'on peut appeler maillons faibles. À une tension fixe et élevée, ces liens faibles rendent la résistance de contact entre les plaques d'électrode positive et négative plus petite qu'ailleurs, ce qui facilite l'ionisation de l'air et la génération d'arcs ; Alternativement, les pôles positifs et négatifs ont déjà été court-circuités et les points de contact sont petits. Dans des conditions de haute tension, ces petits points de contact sont instantanément traversés par des courants importants, convertissant l'énergie électrique en énergie thermique, provoquant la fonte ou la rupture instantanée de la membrane.

6、 Quel est l'effet de la taille des particules du matériau sur le courant de décharge ? Dans l'attente d'une réponse, merci !

En termes simples, plus la taille des particules est petite, meilleure est la conductivité. Plus la taille des particules est grande, plus la conductivité est mauvaise. Naturellement, les matériaux à taux élevé ont généralement une structure élevée, de petites particules et une conductivité élevée.

À partir d'une simple analyse théorique, seuls des amis qui fabriquent des matériaux peuvent expliquer comment y parvenir dans la pratique. Améliorer la conductivité des matériaux à petites particules est une tâche très difficile, en particulier pour les matériaux à l'échelle nanométrique, et les matériaux contenant de petites particules auront un compactage relativement faible, c'est-à-dire une petite capacité volumique.

7、 Puis-je vous poser une question ? Nos plaques d'électrodes positives et négatives ont rebondi de 10 µm en une journée après avoir été cuites pendant 12 heures après avoir été roulées. Pourquoi y a-t-il un tel rebond ?

Il existe deux facteurs d'influence fondamentaux : les matériaux et les processus.

1. Les performances des matériaux déterminent le coefficient de rebond, qui varie selon les différents matériaux ; Le même matériau, des formules différentes et des coefficients de rebond différents ; Le même matériau, la même formule, l'épaisseur du comprimé est différente et le coefficient de rebond est différent ;

2. Si le contrôle du processus n'est pas bon, cela peut également provoquer un rebond. Durée de stockage, température, pression, humidité, méthode d'empilage, contraintes internes, équipements, etc.

8、 Comment résoudre le problème de fuite des batteries cylindriques ?

Le cylindre est fermé et scellé après l'injection de liquide, donc l'étanchéité devient naturellement la difficulté de l'étanchéité du cylindre. Actuellement, il existe probablement plusieurs façons de sceller les batteries cylindriques :

1. Scellage par soudage laser

2. Bague d'étanchéité

3. Colle d'étanchéité

4. Scellage par vibrations ultrasoniques

5. Combinaison de deux ou plusieurs types d’étanchéité mentionnés ci-dessus

6. Autres méthodes de scellement

Plusieurs causes de fuite :

1. Une mauvaise étanchéité peut provoquer une fuite de liquide, entraînant généralement une déformation et une contamination de la zone d'étanchéité, indiquant une mauvaise étanchéité.

2. La stabilité du scellage est également un facteur, c'est-à-dire qu'il réussit l'inspection pendant le scellage, mais la zone de scellage est facilement endommagée, provoquant une fuite de liquide.

3. Pendant la formation ou les tests, du gaz est produit pour atteindre la contrainte maximale à laquelle le joint peut résister, ce qui peut avoir un impact sur le joint et provoquer une fuite de liquide. La différence avec le point 2 est que le point 2 appartient à une fuite de produit défectueux, tandis que le point 3 appartient à une fuite destructrice, ce qui signifie que l'étanchéité est qualifiée, mais qu'une pression interne excessive peut endommager l'étanchéité.

4. Autres méthodes de fuite.

La solution spécifique dépend de la cause de la fuite. Tant que la cause est identifiée, elle est facile à résoudre, mais la difficulté réside dans la difficulté de trouver la cause, car l'effet d'étanchéité du cylindre est relativement difficile à inspecter et appartient principalement au type de dommage utilisé pour les contrôles ponctuels. .

9、 Lorsque nous menions des expériences, l’électrolyte était toujours en excès. Puis-je demander si un excès d'électrolyte a un impact sur les performances de la batterie sans déversement ?

Pas de débordement ? Il existe plusieurs situations :

1. L’électrolyte est parfait

2. Électrolyte légèrement excessif

3. Quantité excessive d'électrolyte, mais n'atteignant pas la limite

4. Une grande quantité d'électrolyte est excessive et s'approche de la limite

5. Il a atteint sa limite et peut être scellé

Le premier scénario est idéal, sans problème.

La deuxième situation est qu'un léger excès est parfois un problème de précision, parfois un problème de conception, et généralement un peu trop de conception.

Le troisième scénario n’est pas un problème, c’est juste un gaspillage de coûts.

La quatrième situation est un peu dangereuse. Parce que pendant l'utilisation ou le processus de test des batteries, diverses raisons peuvent provoquer la décomposition de l'électrolyte et la production de gaz ; La batterie chauffe, provoquant une dilatation thermique ; Les deux situations ci-dessus peuvent facilement provoquer un renflement (également appelé déformation) ou une fuite de la batterie, augmentant ainsi les risques pour la sécurité de la batterie.

Le cinquième scénario est en réalité une version améliorée du quatrième scénario, qui présente un danger encore plus grand.

Pour exagérer, le liquide peut aussi devenir une batterie. Il s'agit d'insérer simultanément les électrodes positives et négatives dans un récipient contenant une grande quantité d'électrolyte (comme un bécher de 500 ml). À ce moment-là, les électrodes positives et négatives peuvent être chargées et déchargées, ce qui constitue également une batterie. Par conséquent, l'excès d'électrolyte ici n'est pas minime. L'électrolyte n'est qu'un milieu conducteur. Cependant, le volume de la batterie est limité, et dans ce volume limité, il est naturel de prendre en compte les problèmes d'utilisation de l'espace et de déformation.

10. La quantité de liquide injectée sera-t-elle trop faible et provoquera-t-elle un gonflement une fois la batterie divisée ?

On peut seulement dire que cela n'est peut-être pas nécessaire, cela dépend de la quantité de liquide injectée.

1. Si la cellule de la batterie est complètement trempée dans l'électrolyte mais qu'il n'y a aucun résidu, la batterie ne gonflera pas après la division de la capacité ;

2. Si la cellule de la batterie est complètement trempée dans l'électrolyte et qu'il y a une petite quantité de résidus, mais que la quantité de liquide injectée est inférieure aux exigences de votre entreprise (bien sûr, cette exigence n'est pas nécessairement la valeur optimale, avec un léger écart ), la batterie à capacité divisée ne gonflera pas à ce moment-là ;

3. Si la cellule de la batterie est complètement trempée dans l'électrolyte et qu'il y a une grande quantité d'électrolyte résiduel, mais que les exigences de votre entreprise en matière de quantité d'injection sont plus élevées que la quantité réelle, la quantité d'injection dite insuffisante n'est qu'un concept d'entreprise, et elle ne peut pas reflète véritablement l'adéquation de la quantité d'injection réelle de la batterie, et la batterie à capacité divisée ne se gonfle pas ;

4. Volume d’injection de liquide nettement insuffisant. Cela dépend aussi du diplôme. Si l'électrolyte est à peine capable d'imbiber la cellule de la batterie, elle peut ou non gonfler après une capacité partielle, mais la probabilité de gonflement de la batterie est plus élevée ;

S'il y a un grave manque d'injection de liquide dans la cellule de la batterie, l'énergie électrique lors de la formation de la batterie ne peut pas être convertie en énergie chimique. À l’heure actuelle, la probabilité que la cellule capacitive se gonfle est presque de 100 %.

Ainsi, cela peut être résumé comme suit : en supposant que la quantité de liquide injectée optimale réelle de la batterie est Mg, il existe plusieurs situations dans lesquelles la quantité de liquide injectée est relativement faible :

1. Volume d'injection de liquide = M : batterie normale

2. La quantité de liquide injectée est légèrement inférieure à M : la batterie n'a pas de capacité bombée et la capacité peut être normale ou légèrement inférieure à la valeur de conception. La probabilité de gonflement du cyclisme augmente et les performances du cyclisme se détériorent ;

3. La quantité de liquide injectée est bien inférieure à M : la batterie a une capacité et un taux de gonflement relativement élevés, ce qui entraîne une faible capacité et une mauvaise stabilité du cycle. Généralement, la capacité est inférieure à 80% après plusieurs semaines

4. M=0, la batterie ne gonfle pas et n'a aucune capacité.