Hva forårsaker sprekker i belegget?

Sprekking av litiumbatteribelegg er et vanlig problem under elektrodeproduksjon og kan direkte påvirke batteriets ytelse (som kapasitet, sykluslevetid og sikkerhet). Følgende er en analyse av årsakene og løsningene for sprekker i belegg:

1. Problemer med oppslemmingsformulering

Lavt faststoffinnhold: Et høyt løsningsmiddelinnhold i slurryen resulterer i høy krympestress under tørking, noe som fører til sprekker i belegget.

Utilstrekkelig eller ujevn bindemiddeldispersjon: Utilstrekkelig eller utilstrekkelig dispergert bindemiddel (som PVDF, CMC/SBR) resulterer i dårlig viskoelastisitet og utilstrekkelig kohesjon av belegget.

Upassende forhold mellom ledende midler: For høyt innhold av ledende midler (som kjønrøk, CNT) kan føre til dårlig flytbarhet av slurry og spenningskonsentrasjon under tørking.

Dårlig slurryreologi: Utilstrekkelig tiksotropi eller overdreven viskositet kan føre til dårlig utjevning under belegg og sprekker etter tørking.

2. Feil beleggingsprosessparametere

Ujevn beleggtykkelse: For tykke områder får inkonsekvent krymping under tørking, noe som fører til sprekker. Utilpasset tørketemperatur/hastighet: For høye temperaturer eller for høye tørkehastigheter resulterer i rask overflateherding mens de interne løsningsmidlene ikke har fordampet fullstendig, noe som skaper spenningsforskjeller.

Utilpasset belegningshastighet og slurryutjevningstid: Slammet går inn i tørkestadiet før det er helt jevnt, noe som fører til ujevn overflatespenning.

3. Aktuelle samlerproblemer

Utilstrekkelig overflateruhet: Strømkollektoroverflaten (kobber/aluminiumsfolie) er for glatt, noe som resulterer i dårlig slurry-vedheft og lett avskalling og sprekkdannelse.

Overflateforurensning eller oksidasjon: Olje, oksidlag eller urenheter på strømkollektoroverflaten påvirker slurryens vedheft.

Ujevn strømkollektorspenning: Svingninger i strømkollektorspenningen under belegg kan forårsake lokalisert spenning eller kompresjon i belegget.

4. Dårlig kontroll med tørkeprosessen

Feil tørkegradient: Unnlatelse av å bruke gradienttørking (f.eks. trinnvis temperaturøkning) resulterer i for rask løsningsmiddelfordampning.

Ujevn lufthastighet: For høy lokalisert lufthastighet under varmluftstørking akselererer overflateherding og forårsaker sprekker.

5. Utstyr og operasjonelle faktorer

Dårlig nøyaktighet av belegningshode (spalte/nal): Ujevn belegningsgap eller bladslitasje fører til ujevn fordeling av slurry.

Utstyrsvibrasjon eller substratavvik: Mekanisk vibrasjon eller substratavvik kan forårsake svingninger i beleggtykkelse.

1. Optimalisering av slurryformulering

Justering av faststoffinnhold: Øk faststoffinnholdet på passende måte (f.eks. 60%-70%) for å redusere krympestress forårsaket av fordampning av løsemiddel.

Optimalisering av bindemiddelsystemet:

Øke bindemiddelforholdet (f.eks. øke PVDF fra 2% til 3%-4%).

Bruke et sammensatt bindemiddel (f.eks. CMC+SBR) for å forbedre fleksibiliteten.

Forbedring av spredning av ledende middel: Sørg for jevn fordeling av det ledende middel gjennom prosesser som kulefresing og høy-spredning.

Tilsetning av myknere eller fuktemidler: Forbedre slurryreologi og fuktbarhet (f.eks. PEG, overflateaktive stoffer).

2. Prosessparameteroptimalisering

Kontrollere beleggtykkelse: Anbefalt enkelt-beleggtykkelse er mindre enn eller lik 150 μm. Hvis beleggtykkelsen er for tykk, bruk flere strøk.

Gradienttørkeinnstillinger:

I sonen med lav-temperatur (50-80 grader), fordamp løsningsmidlet sakte for å unngå skinning på overflaten.

I sonen med middels-høy-temperatur (80-120 grader), øk temperaturen gradvis for å sikre fullstendig fordampning av løsemiddel.

Juster belegningshastigheten: Sørg for at slurryen har tilstrekkelig tid til å jevne ut (f.eks. reduser belegningshastigheten eller legg til en utjevningsseksjon).

ACEY-HFC250Automatisk filmbeleggingsmaskinfor batterielektrodebelegg er mye brukt i forskningen av forskjellige høy-temperaturbeleggsfilmer, for eksempel keramiske filmer, krystallinske filmer, batterimaterialfilmer og spesielle nano-filmer; de kan tilpasse seg utviklingen av vitenskap og teknologi for filmdannelse under høye temperaturforhold i fremtiden.

3. Current Collector Pretreatment

(Nesten alle produsenter av litiumbatterier utfører ikke denne oppgaven; overlat det til folieprodusenten.)

Overflateruing: Elektrokjemisk eller plasmabehandle-strømkollektoren for å forbedre overflateruheten.

Rengjøring og tørking: Fjern overflateolje og oksider (f.eks. syrerengjøring, ultralydrensing).

Forvarm strømsamleren: Forvarm til 50-80 grader før belegg for å redusere termisk spenning mellom slurryen og underlaget.

4. Utstyr og driftsforbedringer

Utfør regelmessig vedlikehold av beleggshodet: Kontroller jevnheten til spaltegapet for å forhindre slitasje eller tilstopping av bladet.

Stabil underlagsspenning: Bruk et lukket-sløyfespenningskontrollsystem for å minimere underlagsfluktuasjoner. Optimaliser tørkeluftstrømmen: Sørg for jevn fordeling av varm luft for å unngå lokalisert overblåsing.

5. Andre tiltak

Fuktighetskontroll: Oppretthold fuktigheten i malingsverkstedet mellom 30 % og 50 % (høy-ternære nikkelmaterialer krever lavere fuktighet, mens negative elektrodematerialer kan justeres til høyere luftfuktighet eller bruke en luftfukter) for å forhindre at slurryen absorberer fuktighet og tørker ut for raskt.

Aldring av slurry: La slurryen stå i 1-2 timer før du belegger for å eliminere rørebobler og stress.

Online overvåking: Bruk en beta-- eller lasertykkelsesmåler for å overvåke beleggtykkelsen i sanntid og justere prosessen umiddelbart.

Foreløpig observasjon: Analyser sprekkmorfologi (f.eks. tverrgående/vertikale sprekker, nettverkssprekker) ved hjelp av et mikroskop eller SEM.

Slurry Testing: Test slurry-viskositet, faststoffinnhold og reologiske egenskaper.

Gjennomgang av prosessparameter: Gjennomgå tørketemperaturprofiler, belegghastighet og substratspenningsregistreringer.

Adhesjonstesting: Evaluer bindingsstyrken mellom belegget og strømkollektoren ved å bruke en tapeavskallingstest. Ved systematisk å analysere slurryformuleringer, prosessparametere, utstyrsstatus og miljøfaktorer, kan vi spesifikt adressere problemer med beleggsprekker, forbedre elektrodeutbytte og batteriytelse.

Godt utstyr, utmerket design og erfarne teknikere og operatører sørger selvfølgelig for utmerkede resultater.

Acey Intelligenter spesialisert på forskning og produksjon av høy-utstyr for litium-ion-batterier. Vi kan ikke bare tilby én-løsning for produksjonslinje for litiumionbatterier for sylindrisk batteri, myntcelle, posecelle, men også tilby én-løsning for monteringslinje for litiumbatteripakker, hvis du er ny i litiumionbatteriindustrien og ønsker å bygge din egen produksjonslinje for litiumionbatterier eller litiumionbatteripakke, kan vi tilby degprofesjonell teknisk støtte og veiledning, vennligst kontakt oss!

Ta kontakt nå