Cause e soluzioni dei punti neri sugli elettrodi delle batterie al litio
Oct 21, 2025
I. Caratteristiche del fenomeno della macchia nera Aspetto visivo: Macchie nere o grigio scuro che compaiono sulla superficie dell'elettrodo, concentrate soprattutto sui bordi dell'area di rivestimento o sull'interfaccia di avvolgimento; Le zone nere sono accompagnate da delaminazione dell'interstrato di grafite e da espansione del materiale attivo, che determinano uno spessore locale anomalo (aumento superiore all'85%). Impatto sulle prestazioni: Perdita di capacità (perdita tipica del 5-10%), con una riduzione del ciclo di vita di oltre il 30%; La placcatura in litio nelle aree con punti neri aumenta il rischio di fuga termica, con temperature localizzate che possono superare gli 80°C. II. Analisi delle cause principali Difetti materiali: Impurità eccessive nelle materie prime (ad esempio, olio di laminazione residuo su lamina di rame) o agglomerazione di agenti conduttivi (dimensioni delle particelle >5 μm), che portano a guasti localizzati della rete conduttiva; Contaminazione sulla superficie del substrato (polvere, particelle metalliche) che ostacola la bagnatura della sospensione, causando un'evaporazione anomala del solvente durante l'essiccazione. Deviazioni di processo: Scarsa dispersione della sospensione di rivestimento, con formazione di bolle che formano difetti a foro di spillo; Cambiamenti improvvisi nei gradienti di temperatura di essiccazione che portano a una rapida formazione di pellicole superficiali, intrappolando solventi interni e causando crepe da stress; Controllo improprio della pressione negativa durante la formazione (fluttuazione della pressione >10%), che accelera la deposizione dei prodotti di decomposizione degli elettroliti. Guasto della reazione interfacciale: L'HF generato dalla decomposizione di LiPF₆ nell'elettrolita corrode lo strato di grafite, causando la rottura localizzata del film SEI; Concentrazione insufficiente di sale di litio o ingresso di umidità (>50 ppm), che innesca reazioni collaterali che producono sottoprodotti ad alta resistenza come LiF e Li₂O. III. Soluzioni comuni Misure di ottimizzazione dei processi: Adottare un sistema di controllo del rivestimento a circuito chiuso per mantenere le fluttuazioni di tensione ≤0,5% e adattare i gradienti di temperatura di essiccazione (velocità di riscaldamento ≤3°C/min); Ottimizzare i parametri di pressione negativa della formazione (ad esempio, livello di vuoto controllato da -90 a -95 kPa) e verificare la stabilità del processo utilizzando strumenti di simulazione del blocco. Soluzioni per la modifica dei materiali: Aumentare la proporzione del legante al 3-5% (ad esempio, PVDF) per sopprimere la sedimentazione del liquame e l'agglomerazione delle particelle; Utilizzare collettori di corrente nanocompositi (ad esempio, fogli di alluminio rivestiti di carbonio) per ridurre la resistenza di contatto interfacciale di oltre il 30%. Aggiornamenti del controllo ambientale: Mantenere l'umidità dell'officina ≤30%, con la pulizia al plasma del foglio di rame ...
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