Oorzaken en oplossingen van zwarte vlekken op lithiumbatterij-elektroden
Oct 21, 2025
I. Kenmerken van het zwarte vlekkenfenomeen Visueel uiterlijk: Zwarte of donkergrijze vlekken die op het oppervlak van de elektrode verschijnen, meestal geconcentreerd aan de randen van het coatinggebied of op de wikkelingsinterface; De zwarte vlekgebieden gaan gepaard met delaminatie van de grafiettussenlaag en actieve uitzetting van het materiaal, wat leidt tot een abnormale lokale dikte (toename van meer dan 85%). Prestatie-impact: Capaciteitsvervaging (typisch verlies van 5–10%), met een vermindering van de cycluslevensduur van meer dan 30%; Door het aanbrengen van lithium op plekken met een black spot-patroon neemt het risico op thermische ontregeling toe, waarbij de temperaturen plaatselijk oplopen tot boven de 80°C. II. Kernoorzaakanalyse Materiële gebreken: Overmatige onzuiverheden in de grondstoffen (bijv. resten van walsolie op koperfolie) of agglomeratie van geleidende stoffen (deeltjesgrootte > 5 μm), wat leidt tot plaatselijke uitval van het geleidende netwerk; Verontreinigingen op het substraatoppervlak (stof, metaaldeeltjes) verhinderen de bevochtiging van de slurry en veroorzaken abnormale verdamping van het oplosmiddel tijdens het drogen. Procesafwijkingen: Slechte verspreiding van de coatingslurry, waardoor er luchtbellen ontstaan die gaatjes in de gaten vormen; Plotselinge veranderingen in de temperatuurverschillen bij het drogen, wat leidt tot snelle huidvorming op het oppervlak, het insluiten van interne oplosmiddelen en het ontstaan van spanningsscheuren; Onjuiste regeling van de onderdruk tijdens de vorming (drukschommeling > 10%), waardoor de afzetting van elektrolytontledingsproducten wordt versneld. Interfaciale reactiefalen: HF, gegenereerd door LiPF₆-ontleding in de elektrolyt, corrodeert de grafietlaag, waardoor plaatselijke scheuring van de SEI-film ontstaat; Onvoldoende lithiumzoutconcentratie of vochtinfiltratie (>50 ppm), waardoor nevenreacties ontstaan die bijproducten met een hoge resistentie vormen, zoals LiF en Li₂O. III. Algemene oplossingen Procesoptimalisatiemaatregelen: Pas een gesloten coatingcontrolesysteem toe om spanningsschommelingen ≤ 0,5% te houden en om de gradiënten in de droogtemperatuur te behouden (verwarmingssnelheid ≤ 3 °C/min); Optimaliseer de negatieve drukparameters van de formatie (bijv. vacuümniveau geregeld op -90 tot -95 kPa) en verifieer de stabiliteit van het proces met behulp van hulpmiddelen voor blokkeringssimulatie. Oplossingen voor materiaalmodificatie: Verhoog het bindmiddelpercentage naar 3–5% (bijv. PVDF) om sedimentatie van de slib en agglomeratie van deeltjes te onderdrukken; Gebruik nanocomposiet-stroomcollectoren (bijvoorbeeld koolstofgecoat aluminiumfolie) om de contactweerstand op het grensvlak met ruim 30% te verminderen. Upgrades voor milieubeheersing: Houd de luchtvochtigheid in de werkplaats op ≤ 30%, waarbij met plasmareiniging van koperfolie een bevochtigingshoek van ≤ 20° wordt bereikt; Voorlithiatiebehandeling vóór opslag om het verlies van actief lithium in de ...
Bekijk meer