Oorzaken en oplossingen voor kreukels in de scheidingslijn van lithiumbatterijen

Het lithium batterijscheider Fungeert als een beschermende barrière tussen de positieve en negatieve elektroden en geleidt ionen, maar geen elektronen. In de ideale toestand, na het vullen en vormen van de elektrolyt, zou de separator volledig en vlak contact met de elektroden moeten behouden. Bij het demonteren van batterijen vinden we echter vaak ernstige kreukels in de separator. (Dit is ook duidelijk te zien aan de kreukels in de negatieve elektrode).

Hieronder bespreken we het rimpelen van separators vanuit drie perspectieven: de gevaren, de oorzaken en de oplossingen.

1. Gevaren van kreukels in de scheidingslijn:

Verhoogde interne weerstand: De microporeuze structuur van de separator is beschadigd op de gerimpelde plekken, waardoor de transportroutes voor lithiumionen worden belemmerd. Dit verhoogt de interne weerstand met 15%-30%, wat de laad-ontlaadefficiëntie aanzienlijk verlaagt.

Capaciteitsvervaging: Ongelijkmatige elektrolytinfiltratie in gerimpelde gebieden leidt tot een verminderd gebruik van actieve materialen. Experimentele gegevens van een bepaalde NMC-kathodebatterij lieten een capaciteitsvermindering tot 8% per 100 cycli zien.

Groei van lithiumdendriet en kortsluitingsrisico: Rimpeling veroorzaakt plaatselijk een toename van de stroomdichtheid, waardoor de kans op de groei van lithiumdendriet op het grafiet anodeoppervlak toeneemt en het risico op kortsluiting toeneemt.

2. Oorzaken van scheurvorming in de scheidingswand:

Materiële gebreken: Separatoren met een oppervlakteruwheid > 0,3 μm (standaard Ra-waarde 0,1-0,3 μm) of een treksterkte < 300 MPa zijn gevoeliger voor kreukvorming.

Procesfouten: Overmatige schommelingen in de wikkelspanning (meer dan ±3% waar de norm ±1% voorschrijft) leiden tot een ongelijkmatige spanning van de rol. Andere problemen zijn onder meer overmatige temperatuurverschillen in de oven (>5 °C waar de toegestane waarde ≤2 °C is).

Onredelijk warm persproces: Onjuiste instellingen voor de parameters voor het warmpersen (druk, temperatuur, tijd) resulteren in een slechte vormgeving van de elektroderol.

Onredelijk elektrolytvulproces: Het vulproces omvat doorgaans (vacuümtrekken - primair vullen - stilstaan - voorladen - vacuümtrekken - secundair vullen). Als de vacuümonderdruk te hoog is of de snelheid te hoog, kan dit gemakkelijk leiden tot scheiding tussen de separator en de elektroden. Bovendien ontstaat er gas na het voorladen, en het vacuümtrekken tijdens het secundaire vullen kan zowel dit gas als een deel van de elektrolyt verwijderen. Wanneer gas wordt onttrokken, kunnen er kanalen ontstaan, wat ook leidt tot zichtbare rimpels.

Onvolledige elektrolyteninfiltratie: Als de elektrolyt niet volledig doordringt en er droge plekken, openingen of bellen tussen de elektroden en de separator ontstaan, kan er tijdens het vacuümtrekken gemakkelijk kreukels ontstaan.

Elektrode-oppervlaktedefecten: Eigen defecten aan de elektroden (zoals uitsteeksels, putjes, etc.) kunnen gemakkelijk van invloed zijn op de mate waarin de separator zich aan de elektroden aanpast, wat tot rimpels kan leiden.

3. Oplossingen voor kreukels in de scheidingswand:

De oplossingen houden vaak verband met de oorzaken en omvatten het verbeteren van de fundamentele eigenschappen van de separator en het verbeteren van de wikkel-, warmpers-, bak- en elektrolytvulprocessen. Ontdek onze batterijproductielijn oplossingen voor geoptimaliseerde processen.

Door de infiltratietijd te verlengen en de infiltratietemperatuur dienovereenkomstig te verhogen (bijvoorbeeld infiltratie bij 45°C), kan de optimale infiltratiestatus voor de elektroden worden bereikt.

Naast procesverbeteringen kan het gebruik van gecoate separatoren het kreukprobleem effectief aanpakken. Zo verbeteren separatoren met een enkelzijdige PVDF-coating de hechting na het warmpersen aanzienlijk, waardoor kreukels volledig worden geëlimineerd of verminderd. Lees meer over onze geavanceerde batterijmateriaal aanbod, waaronder gecoate separatoren.

TOB NIEUWE ENERGIE is gespecialiseerd in het leveren van complete batterijoplossingen, van pilot- en onderzoekslijnen tot massaproductie. Wij bieden apparatuur op maat, geavanceerde technische ondersteuning en een volledig assortiment hoogwaardige materialen om u te helpen uw batterijproductie- en onderzoeksprocessen te optimaliseren en uitdagingen zoals kreukelvorming van de separator effectief aan te pakken.