Cause e soluzioni per le pieghe del separatore della batteria al litio

Il litio separatore di batterie Agisce come una barriera protettiva tra gli elettrodi positivo e negativo, conducendo gli ioni ma non gli elettroni. Nello stato ideale, dopo il riempimento e la formazione dell'elettrolita, il separatore dovrebbe mantenere un contatto completo e piatto con gli elettrodi. Tuttavia, quando smontiamo le batterie, spesso riscontriamo una forte grinza sul separatore. (Questo può essere chiaramente osservato anche attraverso la grinza dell'elettrodo negativo).

Di seguito analizzeremo le pieghe dei separatori sotto tre aspetti: i pericoli, le cause e le soluzioni.

1. Rischi di pieghe del separatore:

Aumento della resistenza interna: La struttura microporosa del separatore è danneggiata nelle aree rugose, ostacolando i percorsi di trasporto degli ioni di litio. Ciò aumenta la resistenza interna del 15-30%, riducendo significativamente l'efficienza di carica-scarica.

Dissolvenza della capacità: L'infiltrazione irregolare dell'elettrolita nelle regioni rugose porta a una riduzione dell'utilizzo dei materiali attivi. I dati sperimentali di una batteria catodica NMC hanno mostrato un tasso di riduzione della capacità fino all'8% ogni 100 cicli.

Crescita dei dendriti di litio e rischio di cortocircuito: Le grinze provocano aumenti localizzati della densità di corrente, aumentando la probabilità di crescita di dendriti di litio sulla superficie dell'anodo di grafite e aumentando il rischio di cortocircuiti.

2. Cause delle pieghe del separatore:

Difetti materiali: I separatori con rugosità superficiale > 0,3 μm (valore Ra standard 0,1-0,3 μm) o resistenza alla trazione < 300 MPa sono più soggetti a grinze.

Difetti di processo: Fluttuazioni eccessive della tensione di avvolgimento (superiori a ±3% dove la norma richiede ±1%) causano una tensione irregolare del rotolo. Altri problemi includono gradienti di temperatura del forno eccessivi (>5°C dove il valore consentito è ≤2°C).

Processo di pressatura a caldo irragionevole: Impostazioni errate dei parametri di pressatura a caldo (pressione, temperatura, tempo) determinano una scarsa sagomatura del rullo dell'elettrodo.

Processo di riempimento dell'elettrolita irragionevole: Il processo di riempimento prevede tipicamente (aspirazione sotto vuoto - riempimento primario - sosta - precarica - aspirazione sotto vuoto - riempimento secondario). Se la depressione sotto vuoto è troppo elevata o la velocità è troppo elevata, può facilmente causare la separazione tra il separatore e gli elettrodi. Inoltre, dopo la precarica si genera gas e l'aspirazione sotto vuoto durante il riempimento secondario può rimuovere sia questo gas che una parte dell'elettrolita. Quando il gas viene estratto, può formare dei canali, che a loro volta causano pieghe visibili.

Infiltrazione elettrolitica incompleta: Se l'elettrolita non si infiltra completamente, lasciando aree asciutte, spazi vuoti o bolle tra gli elettrodi e il separatore, durante l'aspirazione sotto vuoto possono facilmente formarsi delle pieghe.

Difetti superficiali degli elettrodi: Difetti intrinseci degli elettrodi (come sporgenze, cavità, ecc.) possono facilmente compromettere la capacità del separatore di adattarsi a essi, causando la formazione di grinze.

3. Soluzioni per le pieghe del separatore:

Le soluzioni sono spesso correlate alle cause e includono il miglioramento delle proprietà fondamentali del separatore e il potenziamento dei processi di avvolgimento, pressatura a caldo, cottura e riempimento dell'elettrolita. Esplora il nostro linea di produzione di batterie soluzioni per processi ottimizzati.

Prolungando il tempo di infiltrazione e aumentando opportunamente la temperatura di infiltrazione (ad esempio, infiltrazione a 45°C), è possibile ottenere lo stato di infiltrazione ottimale per gli elettrodi.

Inoltre, oltre ai miglioramenti di processo, l'utilizzo di separatori rivestiti può risolvere efficacemente il problema delle pieghe. Ad esempio, i separatori con rivestimento PVDF monofacciale migliorano significativamente l'adesione dopo la pressatura a caldo, eliminando o riducendo completamente le pieghe. Scopri di più sui nostri prodotti avanzati materiale della batteria offerte, compresi i separatori rivestiti.

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