10 problèmes majeurs dans la production de piles au lithium

Quelle est la raison des trous dans le revêtement de l'anode ?

L'apparition de trous d'épingle devrait être due aux facteurs suivants :

1. Le matériau de la feuille n'est pas propre ;
2. L'agent conducteur n'est pas dispersé ;
3. Le matériel principal de la anode de batterie lithium-ion n'est pas dispersé ;
4. Certains ingrédients de la formule contiennent des impuretés ;
5. Les particules d'agent conducteur sont irrégulières et difficiles à disperser ;
6. Les particules de l'anode sont irrégulières et difficiles à disperser ;
7. Le matériau de la formule lui-même présente des problèmes de qualité ;
8. Le pot de mélange n'est pas nettoyé, ce qui entraîne la présence de résidus de poudre sèche dans le pot.

Pour éviter les problèmes susmentionnés, il est nécessaire d'utiliser d'abord un processus de mélange approprié pour résoudre le problème de liaison entre la matière active et le collectif métallique, et d'éviter le dépoudrage artificiel lors de la production des plaques de batterie et de l'assemblage de la batterie. L'ajout de certains additifs qui n'affectent pas les performances de la batterie pendant le processus de revêtement peut en effet améliorer certaines performances de la pièce polaire.

Bien entendu, l'ajout de ces ingrédients dans l'électrolyte permet d'obtenir l'effet de consolidation. La température locale élevée du diaphragme est due à l'inhomogénéité de la pièce polaire. Strictement parlant, il s'agit d'un micro-court-circuit. Le micro-court-circuit provoque une température locale élevée et peut entraîner l'élimination de la poudre de l'anode.

Quelles sont les raisons de la résistance interne excessive de la batterie ?

Processus :

1. Trop peu d'agent conducteur dans les ingrédients de la cathode (la conductivité entre les matériaux n'est pas bonne, car la conductivité du lithium-cobalt lui-même est très faible).
2. Trop de liant dans les ingrédients de la cathode. (Les liants sont généralement batterie li-polymère matériaux ayant de fortes propriétés d'isolation)
3. Il y a trop de liant dans les ingrédients de l'anode. (Les liants sont généralement des matériaux polymères ayant de fortes propriétés d'isolation).
4. Les ingrédients sont dispersés de manière inégale.
5. Le solvant du liant n'est pas complet pendant le dosage. (Pas complètement soluble dans le NMP, l'eau)
6. La densité de la surface de dessin du revêtement est trop importante. (Grande distance de migration des ions)
7. La densité de compactage est trop importante et le compactage au rouleau est trop serré. (Le roulage est trop mort et certaines structures actives du matériau sont détruites)
8. Les languettes cathodiques ne sont pas soudées fermement et de fausses soudures apparaissent.
9. Le soudage ou le rivetage de la languette de l'anode n'est pas solide, et le soudage et le dessoudage sont faibles.
10. L'enroulement n'est pas serré et le noyau de l'enroulement est lâche. (Augmenter la distance entre les plaques de la cathode et de l'anode)
11. La soudure entre l'oreille cathodique et l'enveloppe n'est pas solide.
12. La soudure entre la cosse de l'anode et le poteau n'est pas solide.
13. La température de cuisson de la batterie est trop élevée et le diaphragme se rétracte. (la taille des pores du diaphragme se rétrécit)
14. La quantité de liquide injecté est trop faible (la conductivité diminue et la résistance interne augmente rapidement après le cycle !)
15. Le temps de conservation après l'injection du liquide est trop court, et l'électrolyte n'est pas complètement infiltré.
16. N'est pas entièrement activé pendant la formation.
17. Fuite trop importante d'électrolyte pendant le processus de formation.
18. Le contrôle de l'humidité dans le processus de production n'est pas strict, et la batterie se dilate.
19. La tension de charge de la batterie est trop élevée, ce qui entraîne une surcharge.
20. L'environnement de stockage des batteries est déraisonnable.

Matériaux :

1. Les matériaux de cathode ont une résistance élevée. (Faible conductivité, comme le phosphate de fer lithié)
2. Effet du matériau de la membrane (épaisseur de la membrane, petite porosité, petite taille des pores)
3. Influence du matériau de l'électrolyte. (faible conductivité, viscosité élevée)
4. L'influence du matériau PVDF de la cathode. (une grande quantité ou un grand poids moléculaire)
5. L'influence du matériau conducteur de la cathode. (mauvaise conductivité, résistance élevée)
6. L'influence des matériaux de la cathode et de l'anode (faible épaisseur, mauvaise conductivité, épaisseur inégale, mauvaise pureté du matériau).
7. Les feuilles de cuivre et d'aluminium présentent une mauvaise conductivité ou des oxydes à la surface.
8. La résistance interne du contact riveté du pôle de la plaque de recouvrement est relativement importante.
9. Le matériau de l'anode présente une résistance élevée. autres aspects
10. La déviation de l'instrument de test de résistance interne.
11. Manipulation humaine.

À quoi faut-il faire attention lorsque l'enrobage de l'électrode est irrégulier ?

Tout d'abord, il est nécessaire de bien comprendre les facteurs qui affectent la densité de surface et les facteurs qui affectent la valeur stable de la densité de surface, afin de pouvoir résoudre le problème de manière ciblée.

Les facteurs qui influencent la densité de la zone de revêtement sont les suivants :

1. Facteurs liés au matériau lui-même
2. Recette
3. Remuer le mélange
4. Environnement du revêtement
5. Tranchant de couteau
6. Viscosité de la boue
7. Vitesse de déplacement des électrodes
8. Niveau de la surface
9. Précision de la machine d'enrobage
10. Puissance du four
11. Tension du revêtement, etc.

Facteurs affectant l'uniformité des pièces de poteau :

1. Qualité des boues
2. Viscosité de la boue
3. Vitesse de marche
4. Tension de la feuille
5. Méthode de la balance de tension
6. Longueur de traction du revêtement
7. Bruit
8. Planéité de la surface
9. Planéité du bord du couteau
10. Planéité de la feuille, etc.

Ce qui précède n'est qu'une liste de facteurs ; les raisons spécifiques doivent être analysées individuellement et les facteurs à l'origine de la densité anormale de la surface doivent être éliminés de manière ciblée.

Pourquoi utiliser des feuilles d'aluminium et de cuivre pour les collecteurs de courant ?

1. Les deux sont utilisés comme collecteurs de courant parce qu'ils ont une bonne conductivité et une texture douce (peut-être aussi propice au collage), et qu'ils sont relativement communs et bon marché. En même temps, une couche d'oxyde protectrice peut être formée sur la surface des deux. .

2. La couche d'oxyde sur la surface du cuivre est un semi-conducteur et les électrons sont conducteurs. La couche d'oxyde est trop épaisse et l'impédance est importante ;

La couche d'oxyde d'aluminium à la surface de l'aluminium est un isolant, et la couche d'oxyde ne peut pas conduire l'électricité, mais parce qu'elle est très fine, elle réalise la conduction électronique par l'effet tunnel. Si la couche d'oxyde est plus épaisse, la conductivité de la feuille d'aluminium est faible, voire isolée.

En général, il est préférable de nettoyer la surface du collecteur de courant avant de l'utiliser. Cela permet d'une part d'éliminer les taches d'huile et d'autre part de retirer l'épaisse couche d'oxyde.

3. Le potentiel de la cathode est élevé et la fine couche d'oxyde d'aluminium est très dense, ce qui permet d'éviter l'oxydation du collecteur de courant. La couche d'oxyde de la feuille de cuivre est plus lâche. Afin d'éviter son oxydation, il est préférable d'avoir un potentiel plus bas. En même temps, il est difficile pour le Li de former un alliage d'intercalation de lithium avec le Cu à un faible potentiel.

Toutefois, si la surface du cuivre est fortement oxydée, le lithium s'intercalera avec l'oxyde de cuivre à un potentiel légèrement plus élevé. Les feuilles d'aluminium ne peuvent pas être utilisées comme anodes, et l'alliage LiAl se produit à des potentiels faibles.

4. Le collecteur de courant nécessite des composants purs. La composition impure de l'aluminium entraînera un film de surface peu compact et une corrosion par piqûres, et même la détérioration du film de surface entraînera la formation d'un alliage LiAl. La maille de cuivre est nettoyée avec du bisulfate, puis lavée avec de l'eau désionisée et enfin cuite. La maille d'aluminium est nettoyée avec du sel d'ammoniaque, puis lavée avec de l'eau désionisée et enfin cuite au four. L'effet conducteur de la pulvérisation de la maille est bon.

Quel est le principe de rupture de la haute tension du testeur de court-circuit ?

L'intensité de la tension utilisée pour mesurer le court-circuit de l'élément de batterie dépend des facteurs suivants :

1. Le niveau technique du fabricant
2. La conception structurelle de la batterie elle-même
3. Matériau du diaphragme de la batterie
4. L'utilité de la batterie

Différentes entreprises utilisent des tensions différentes, mais de nombreuses entreprises utilisent la même tension indépendamment de la taille et de la capacité du modèle. Les facteurs susmentionnés peuvent être classés dans l'ordre du plus lourd au plus léger : 1>4>3>2, c'est-à-dire que le niveau technologique de l'entreprise détermine la tension de court-circuit.

En termes simples, le principe de la rupture est que s'il existe des facteurs de court-circuit potentiels entre la pièce polaire et le diaphragme, tels que la poussière, les particules, les grands trous du diaphragme, les bavures, etc.

À une tension fixe plus élevée, ces liens faibles font que la résistance interne de contact entre la cathode et les anodes est plus faible qu'ailleurs, et il est facile d'ioniser l'air pour générer des arcs ;

Ou bien les pôles de la cathode et de l'anode ont été court-circuités et les points de contact sont petits. Dans des conditions de haute tension, ces petits points de contact sont traversés instantanément par un courant important, et l'énergie électrique est instantanément convertie en énergie thermique, ce qui entraîne la fonte ou la rupture instantanée de la membrane.

Comment la taille des particules du matériau affecte-t-elle le courant de décharge ?

En d'autres termes, plus la taille des particules est petite, meilleure est la conductivité, et plus la taille des particules est grande, moins bonne est la conductivité. Naturellement, les matériaux à fort grossissement sont généralement des petites particules à structure élevée et à forte conductivité. L'analyse théorique montre qu'il est très difficile d'améliorer la conductivité des matériaux de petite taille, en particulier des matériaux à l'échelle nanométrique, et que le compactage des matériaux à petites particules sera relativement faible, c'est-à-dire que la capacité volumique sera faible.

Pourquoi les pièces polaires de la cathode et de l'anode ont-elles un rebond si important ?

Pourquoi les pièces polaires de la cathode et de l'anode ont-elles un rebond si important après l'alignement des rouleaux ?

Il existe deux facteurs d'influence essentiels : le matériau et le processus.

1. La performance du matériau détermine le coefficient de rebond, et des matériaux différents ont des coefficients de rebond différents ; le même matériau, des formulations différentes, des coefficients de rebond différents ; le même matériau, la même formule, une épaisseur de comprimé différente, des coefficients de rebond différents ;

2. si la procédure de traitement n'est pas bien contrôlée, elle provoquera également un rebond. Durée de stockage, température, pression, humidité, méthode d'accumulation, contrainte interne, équipement, etc.

Comment résoudre le problème de fuite d'une batterie cylindrique ?

Le cylindre est fermé et formé, et il est scellé après l'injection du liquide. Par conséquent, le scellement devient naturellement la difficulté du scellement cylindrique. À l'heure actuelle, il existe probablement les méthodes suivantes pour batterie cylindrique au lithium-ion l'étanchéité :

1. Joint de soudure au laser
2. Bague d'étanchéité
3. Joint de colle
4. Scellement par vibration ultrasonique
5. Une combinaison de deux ou plusieurs des types d'étanchéité ci-dessus
6. Autres méthodes de scellement

Plusieurs causes de fuites :

1. Une étanchéité inadéquate provoque des fuites de liquide, généralement le joint est déformé et le joint est contaminé, ce qui correspond à une mauvaise étanchéité.
2. La stabilité du joint est également un facteur, c'est-à-dire que l'inspection est qualifiée lors du scellement, mais le joint est facilement endommagé, ce qui entraîne des fuites de liquide.
3. Le gaz est produit pendant la formation ou le test, atteignant la contrainte maximale que le joint peut supporter, impactant le joint et provoquant une fuite de liquide. La différence avec le deuxième point est que ce dernier correspond à la fuite de produits défectueux, tandis que le troisième point correspond au type de fuite destructive, c'est-à-dire que le joint est qualifié, mais que la pression interne est trop élevée pour endommager le joint.
4. Autres moyens de fuite. La solution spécifique dépend de la cause de la fuite. Tant que la cause est trouvée, il est facile de la résoudre. La difficulté réside dans le fait qu'il est difficile de trouver la cause, car l'effet d'étanchéité du cylindre est difficile à tester, et la plupart d'entre eux sont des types destructifs, qui sont utilisés pour des inspections aléatoires.

L'excès d'électrolyte affecte-t-il les performances de la batterie ?

Il existe plusieurs situations dans lesquelles l'électrolyte ne déborde pas :

1. L'électrolyte est juste ce qu'il faut
2. Il y a un léger excès d'électrolyte
3. Il y a un fort excès d'électrolyte, mais il n'a pas atteint la limite.
4. Il y a un grand excès d'électrolyte, qui est proche de la limite.
5. Il est plein à craquer et peut être scellé

Le premier cas est idéal et ne pose aucun problème. Dans le deuxième cas, un léger dépassement est parfois un problème de précision, parfois un problème de conception, et généralement la conception est trop importante. Dans le troisième cas, il n'y a pas de problème, juste un gaspillage de coûts.

La quatrième situation est un peu plus dangereuse. Parce que la batterie sera utilisée ou testée pour diverses raisons : l'électrolyte se décomposera et produira du gaz ; la batterie chauffera et produira une dilatation thermique ;

Les deux situations ci-dessus peuvent facilement provoquer le gonflement (également appelé déformation) ou la fuite de liquide de la batterie, ce qui augmente les risques pour la sécurité de la batterie.

La cinquième situation est en fait une version améliorée de la quatrième situation, et le danger est encore plus grand. Pour exagérer encore, le liquide peut aussi devenir la batterie. Il s'agit d'insérer la cathode et les anodes dans un récipient contenant une grande quantité d'électrolyte (par exemple, un bécher de 500 ml).

À ce moment-là, la cathode et les anodes peuvent être chargées et déchargées, et il s'agit également d'une batterie, de sorte que l'excès d'électrolyte n'est pas négligeable. L'électrolyte n'est qu'un milieu conducteur. Cependant, le volume de la batterie est limité. Dans ce volume limité, il est naturel de prendre en compte les questions d'utilisation de l'espace et de déformation.

Un remplissage insuffisant de l'électrolyte peut-il entraîner la formation de coques de tambour ?

Cela dépend de la quantité d'électrolyte injectée.

1. Si la cellule de la batterie est complètement imbibée par l'électrolyte, mais qu'il n'y a pas de résidu, la batterie ne gonflera pas après la division de la capacité ;
2. Si la cellule de la batterie est complètement imbibée d'électrolyte, il en reste une petite partie, mais la quantité de liquide injectée est inférieure aux exigences du fabricant, et la coque de la batterie divisée ne se gonflera pas à ce moment-là ;
3. Si la cellule est complètement imbibée d'électrolyte, il reste une grande quantité d'électrolyte, mais les exigences du fabricant en matière d'injection de liquide sont plus élevées que la réalité. À ce stade, la soi-disant injection insuffisante de liquide n'est qu'un concept du fabricant et ne peut pas être vraie. Réagissez en fonction du volume réel d'injection de liquide de la batterie, et la batterie de sous-capacité ne se gonfle pas ;
4. Injection de liquide nettement insuffisante. Cela dépend également du degré. Si l'électrolyte peut à peine s'infiltrer dans l'élément de batterie, l'enveloppe peut ou non se gonfler après la division de la capacité, mais la probabilité que l'enveloppe de la batterie se divise est plus élevée. Si le volume d'injection de liquide de l'élément de batterie est sérieusement insuffisant, l'énergie électrique de la batterie ne peut pas être convertie en énergie chimique pendant la formation. À ce moment-là, la probabilité que l'enveloppe de l'élément de batterie de sous-capacité soit divisée est presque de 100%.

On peut alors faire le résumé suivant : En supposant que le volume d'injection de liquide optimal réel de la batterie est Mg, et que le volume d'injection de liquide est trop faible, il peut être divisé dans les situations suivantes :

1. Volume d'injection de liquide = M : la batterie est normal
2. Le volume d'injection de liquide est légèrement inférieur à M : la capacité de la batterie n'est pas suffisante pour gonfler la coque, la capacité peut être normale ou légèrement inférieure à la valeur de conception, la probabilité de circulation de la coque gonflée augmentera et la performance du cycle se détériorera ;
3. La quantité de liquide injecté est bien inférieure à M : le taux d'usure de la batterie est assez élevé, la batterie a une faible capacité et la stabilité du cycle est extrêmement mauvaise. En général, la capacité est inférieure à 80% en quelques dizaines de semaines.
4. M=0, la batterie n'a ni enveloppe ni capacité.