Impatto del disallineamento del rivestimento lato A e B sulle prestazioni della batteria al litio

Nella produzione di batterie al litio, il problema spesso trascurato del disallineamento del rivestimento lato A/B durante il processo di rivestimento influisce significativamente sulla capacità, sulla sicurezza e sulla durata della batteria. Il disallineamento si riferisce a incongruenze nell'allineamento posizionale o nella distribuzione dello spessore dei rivestimenti sul lato anteriore e posteriore degli elettrodi, che possono comportare rischi come la placcatura localizzata del litio e danni meccanici agli elettrodi.

Questo articolo analizza le cause profonde del disallineamento da diverse prospettive, tra cui la precisione delle apparecchiature, le impostazioni dei parametri di processo e le proprietà dei materiali, proponendo al contempo strategie di ottimizzazione mirate per aiutare le aziende a migliorare la coerenza e la stabilità del prodotto.

Ⅰ. Cause di disallineamento lato A/B

1. Fattori legati all'attrezzatura

Precisione insufficiente nell'assemblaggio del sistema di rulli: le deviazioni orizzontali o coassiali durante l'installazione dei rulli di supporto e dei rulli di rivestimento possono causare spostamenti di posizione.

Errori di posizionamento della testina di rivestimento: encoder/righelli a reticolo a bassa risoluzione o deriva del feedback del sensore provocano deviazioni tra le posizioni di rivestimento effettive e preimpostate.

Fluttuazioni di tensione: una tensione instabile di svolgimento/avvolgimento provoca l'allungamento o il raggrinzimento del substrato, riducendo la precisione del rivestimento.

2. Problemi del substrato (lamina)

Duttilità non uniforme: la plasticità non uniforme della lamina complica il controllo degli spazi durante il rivestimento.

Scarsa qualità della superficie: gli strati di ossido residui indeboliscono l'adesione della sospensione, causando un rivestimento parziale o un disallineamento.

3. Proprietà della poltiglia

Elevata viscosità che compromette il livellamento: una scarsa scorrevolezza della poltiglia provoca un accumulo irregolare.

Grandi differenze di tensione superficiale: restringimento irregolare dei bordi dovuto alle differenze di tensione tra i rivestimenti anteriore/posteriore.

4. Impostazioni del processo

Velocità di rivestimento non uniformi: le differenze di velocità tra i lati interrompono la distribuzione della sospensione.

Variazioni delle condizioni di essiccazione: le differenze di temperatura provocano un restringimento termico non uniforme, causando disallineamenti.

Ⅱ. Soluzioni proposte

1. Ottimizzazione della precisione delle apparecchiature

Controllare regolarmente la coassialità/planarità del rullo per verificare eventuali errori di installazione.

Aggiornare i componenti di posizionamento della testina di rivestimento (ad esempio encoder ad alta risoluzione) per limitare le deviazioni entro ±0,1 mm.

Implementare un controllo della tensione a circuito chiuso (ad esempio, regolazione PID) per mantenere le fluttuazioni della tensione al di sotto del ±3%.

2. Controllo della consistenza del substrato

Selezionare fogli di rame/alluminio ad elevata uniformità con proprietà di allungamento stabili.

Adottare trattamenti superficiali avanzati (ad esempio pulizia al plasma a bassa temperatura) per migliorare l'uniformità di adesione della sospensione.

3. Regolazione delle prestazioni del liquame

Ottimizzare la viscosità (anodo: 10–12 Pa·s; catodo: 4–5 Pa·s) per un migliore livellamento.

Aggiungere tensioattivi (ad esempio PVP, SDS) per bilanciare la tensione superficiale tra i lati.

4. Raffinamento dei parametri di processo

Mantenere velocità di rivestimento identiche per entrambi i lati (errore <0,5 m/min).

Applicare un controllo della temperatura segmentato: pre-essiccazione a bassa temperatura per alleviare lo stress e polimerizzazione ad alta temperatura, con differenze di temperatura complessive <5°C.

III. Meccanismi di diagnosi e monitoraggio

1. Diagnosi dell'attrezzatura

Utilizzare interferometri laser per verificare il parallelismo dei rulli (errore <0,02 mm/m).

Controllare la stabilità del segnale motore/sensore per evitare derive superiori allo 0,5% dell'intervallo.

2. Valutazione del substrato

Prova di allungamento a rottura (deviazione <±5%).

Analizzare la microstruttura superficiale/strati di ossido tramite SEM (spessore <50 nm).

3. Test della fanghiglia

Misurare la viscosità e la tissotropia tramite reometri (differenza dell'area tissotropica <5%).

Assicurarsi che la differenza di tensione superficiale sia <2 mN/m utilizzando i tensiometri.

4. Controllo di processo in linea

Monitorare lo spessore del rivestimento con sensori laser (CV <1%).

Ispezione a raggi X post-essiccazione per verificare l'uniformità della densità del rivestimento (deviazione laterale <2%).

Conclusione

Grazie alla precisa calibrazione delle apparecchiature, alla selezione dei materiali, all'ottimizzazione del fango e alla gestione sistematica dei processi, è possibile controllare il disallineamento lato A/B entro ≤0,5 mm. Ciò migliora efficacemente l'uniformità, la sicurezza e la durata della batteria.

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