Processo di rivestimento della batteria al litio

Jan 25,2024

Il rivestimento del pezzo di elettrodo si riferisce generalmente ad un processo in cui l'impasto liquido agitato uniformemente viene rivestito uniformemente sul collettore di corrente e il solvente organico nell'impasto liquido viene essiccato. L'effetto del rivestimento ha un impatto importante sulla capacità della batteria, sulla resistenza interna, sulla durata e sulla sicurezza e garantisce che l'espansione polare sia rivestita in modo uniforme. La selezione dei metodi di rivestimento e dei parametri di controllo hanno un impatto importante sulle prestazioni delle batterie agli ioni di litio, che si manifestano principalmente in:

1) Controllo della temperatura di asciugatura del rivestimento: se la temperatura di asciugatura è troppo bassa durante il rivestimento, non può garantire che l'espansione polare sia completamente asciutta, se la temperatura è troppo alta, potrebbe essere perché il solvente organico all'interno dell'espansione polare evapora troppo rapidamente, e il rivestimento superficiale dell'espansione polare si rompe e cade;

2) Densità della superficie del rivestimento: se la densità della superficie del rivestimento è troppo piccola, la capacità della batteria potrebbe non raggiungere la capacità nominale, se la densità della superficie del rivestimento è troppo grande, è facile causare scarti di dosaggio e se la capacità dell'elettrodo positivo è eccessiva in casi gravi, a causa della precipitazione del litio si formeranno dendriti di litio che foreranno il separatore della batteria e causeranno un cortocircuito, causando potenziali rischi per la sicurezza;

3) Dimensioni del rivestimento: la dimensione del rivestimento è troppo piccola o troppo grande potrebbe far sì che l'elettrodo positivo all'interno della batteria non venga completamente avvolto dall'elettrodo negativo, durante il processo di carica, gli ioni di litio vengono incorporati dall'elettrodo positivo e si spostano nell'elettrolito che non è completamente avvolto dall'elettrodo negativo, la capacità effettiva dell'elettrodo positivo non può essere riprodotta in modo efficiente e, in casi gravi, si formeranno dendriti di litio all'interno della batteria, il che è facile forare il separatore e causare il circuito interno di la batteria;

4) Spessore del rivestimento: se lo spessore del rivestimento è troppo sottile o troppo spesso, avrà un impatto sul successivo processo di laminazione dell'elettrodo e non sarà possibile garantire la costanza delle prestazioni dell'elettrodo della batteria.

Selezione dell'attrezzatura di rivestimento e del processo di rivestimento

Il processo di rivestimento in senso lato comprende: srotolamento→ giunzione→ controllo della tensione→ linguette di estrazione→ rivestimento→ asciugatura→ guida→ controllo della tensione→ guida→ avvolgimento e altri processi. Il processo di rivestimento è complesso e ci sono molti fattori che influenzano l'effetto del rivestimento, come ad esempio: l'accuratezza della produzione dell'attrezzatura di rivestimento, la scorrevolezza del funzionamento dell'attrezzatura, il controllo della tensione dinamica nel processo di rivestimento, la dimensione del il volume dell'aria nel processo di asciugatura e la curva di controllo della temperatura influenzeranno l'effetto del rivestimento, quindi è estremamente importante scegliere il processo di rivestimento appropriato.

In generale, la scelta del metodo di rivestimento deve essere considerata in base ai seguenti aspetti, tra cui: il numero di strati da rivestire, lo spessore del rivestimento umido, le proprietà reologiche della soluzione di rivestimento, la precisione del rivestimento richiesta, il supporto del rivestimento o substrato, velocità di rivestimento, ecc.

Oltre ai fattori sopra indicati, è necessario combinare anche le condizioni e le caratteristiche specifiche del rivestimento dell'espansione polare. Le caratteristiche del rivestimento dell'espansione polare della batteria agli ioni di litio sono: (1) rivestimento a strato singolo su entrambi i lati; (2) Il rivestimento umido dell'impasto liquido è più spesso (100~300μm); (3) L'impasto liquido è un fluido ad alta viscosità non newtoniano; (4) La precisione del rivestimento dell'espansione polare è elevata, simile a quella del rivestimento della pellicola; (5) Il corpo di supporto del rivestimento è costituito da un foglio di alluminio e un foglio di rame con uno spessore di 10~20μm; (6) Rispetto alla velocità di rivestimento della pellicola, la velocità di rivestimento dell'elettrodo non è elevata. Per riassumere, le apparecchiature generali di laboratorio utilizzano spesso il tipo a raschietto, le batterie agli ioni di litio di consumo utilizzano principalmente il tipo a trasferimento a rullo e le batterie di alimentazione utilizzano principalmente il metodo di estrusione a fessura.

Rivestimento con raschiatore: il substrato in lamina passa attraverso il rullo di rivestimento ed è a diretto contatto con la vasca dell'impasto liquido, l'impasto in eccesso viene rivestito sul substrato in lamina, quando il substrato passa tra il rullo di rivestimento e il raschiatore, lo spazio tra il raschiatore e il substrato determina lo spessore del rivestimento e, allo stesso tempo, l'impasto in eccesso viene raschiato via e fatto rifluire, formando così un rivestimento uniforme sulla superficie del substrato. Il tipo di raschietto è principalmente un raschietto a virgola. Il raschietto a virgola è uno dei componenti chiave della testa di rivestimento, generalmente sulla superficie del rullo rotondo lungo la barra collettrice per formare un tagliente a virgola, questo tipo di raschietto ha elevata resistenza e durezza, facile da controllare la quantità di rivestimento e precisione del rivestimento, adatta per un elevato contenuto di solidi e un'elevata viscosità dell'impasto liquido.

Tipo di trasferimento del rivestimento a rullo: il rullo di rivestimento ruota per guidare l'impasto liquido, regola la quantità di trasferimento dell'impasto liquido attraverso lo spazio del raschiatore a virgola e utilizza la rotazione del rullo posteriore e del rullo di rivestimento per trasferire l'impasto liquido al substrato. Il rivestimento di trasferimento del rivestimento a rullo è costituito da due processi fondamentali:

(1) il rullo di rivestimento ruota per guidare l'impasto attraverso lo spazio del rullo dosatore per formare uno strato di impasto di un certo spessore;

(2) Lo strato di impasto di un certo spessore viene ruotato dal rullo di rivestimento e dal rullo posteriore in direzioni opposte e l'impasto viene trasferito sulla lamina per formare un rivestimento.

Rivestimento per estrusione a fessura: essendo una tecnologia di rivestimento a umido di precisione, il principio di funzionamento è che il liquido di rivestimento viene estruso e spruzzato lungo lo spazio dello stampo di rivestimento sotto una determinata pressione e portata e trasferito al substrato. Rispetto ad altri metodi di rivestimento, presenta molti vantaggi, come elevata velocità di rivestimento, alta precisione e spessore umido uniforme; Il sistema di rivestimento è chiuso, il che può impedire l'ingresso di contaminanti durante il processo di rivestimento, il tasso di utilizzo del liquame è elevato e le proprietà del liquame possono essere mantenute stabili e allo stesso tempo è possibile eseguire il rivestimento multistrato. Può anche adattarsi a diversi intervalli di viscosità e contenuto di solidi dell'impasto liquido e presenta una maggiore adattabilità rispetto al processo di rivestimento a trasferimento.