خريطة الخلل الداخلي لخلايا لف بطارية الليثيوم

خريطة الخلل الداخلي لخلايا لف بطارية الليثيوم

اللف هو عملية أساسية في عملية تصنيع بطاريات الليثيوم أيون، والتي تقوم بتجميع ألواح القطب الموجب والسالب والفواصل معًا. في حالة حدوث منتجات معيبة، يتم إهدار قلب الملف بالكامل، بما في ذلك لوحات القطب الكهربائي الموجب والسالب والفواصل. ويؤثر معدل العائد بشكل كبير على تكلفة تصنيع البطارية، ويؤثر أيضًا على أداء البطارية وسلامتها.

بشكل عام، يتم عرض خرائط العيوب الداخلية الشائعة لقلب الملف في الشكل التالي، وتتضمن كل خريطة لوحة القطب الموجب، والحجاب الحاجز، ولوحة القطب السالب.

الشكل 1: خريطة الخلل الداخلي لقلب الملف

ومنها الصف الأول (أ) وهو نمط عادي ليس به أي عيوب داخلية.

تُظهر الصورة الثالثة في الصف الثاني (ب) تشوهًا منحنيًا للوحة القطب، والذي قد يكون بسبب عدم التحكم في التوتر بشكل جيد في عملية اللف وثني لوحة القطب. يمكن أن يسبب هذا العيب عددًا كبيرًا من التجاعيد في قطب البطارية أثناء التمدد والانكماش المتكرر أثناء الشحن والتفريغ، مما يحد من الاستفادة من السعة، وقد يؤدي إلى مشاكل مثل هطول الليثيوم.

العيب في الصف الثالث (ج) هو وجود أجسام معدنية غريبة على الحجاب الحاجز، والتي قد تكون دخلت أثناء عمليات تحضير القطب الكهربي أو نقله، مثل لف القطب الكهربي، والقطع، وغيرها من العمليات. ومن الممكن أيضًا أن تكون قصاصات الرقائق الناتجة عن قطع قطع قطب عملية اللف. يمكن أن تتسبب الأجسام المعدنية الغريبة في حدوث دوائر قصيرة دقيقة داخل البطارية، وتتسبب في تفريغ ذاتي شديد، وتشكل مخاطر على السلامة. تتضمن طرق الكشف العامة بشكل أساسي اختبار مقاومة الجهد لعزل قلب البطارية، ومراقبة تقادم درجات الحرارة العالية، وحكم قيمة k للتفريغ الذاتي للمنتجات غير المؤهلة.

المشكلة الرئيسية في الصف الرابع (د) هي الطلاء غير المستوي، بما في ذلك سُمكين مختلفين للأسطح الموجبة والسالبة، وعدم وجود طلاء على جانب واحد. يحدث هذا العيب بشكل رئيسي بسبب عملية الطلاء أو انفصال الطلاء أثناء عملية تحضير القطب الكهربائي. بشكل عام، يتم إعداد الكشف عن CCD لعمليات دحرجة وقطع لوحة الأعمدة، ويتم وضع علامة على لوحات الأعمدة المعيبة لإزالة المنتجات المعيبة أثناء عملية اللف. ومع ذلك، ليس هناك ضمان لإزالة المنتجات المعيبة بنسبة 100%. في حالة حدوث هذا الوضع، يتم فقدان سعة البطارية، ويكون هناك عدم تطابق بين سعة القطب الموجب والسالب، مما يؤدي إلى هطول الليثيوم ومشاكل أخرى.

العيب في الصف الخامس (هـ) هو وجود أجسام غريبة غير معدنية مثل الغبار بداخلها. على الرغم من أن هذا الوضع ليس ضارًا مثل الأجسام المعدنية الغريبة، إلا أنه يمكن أن يؤثر أيضًا على أداء البطارية. عندما يكون الحجم كبيرًا نسبيًا، فقد يؤدي أيضًا إلى تشقق الحجاب الحاجز ودوائر قصيرة صغيرة بين القطبين الموجب والسالب.

طريقة الحصول على الرسم البياني أعلاه هي كما يلي: دمج قلب الملف بالكامل في راتنجات الإيبوكسي اللاصقة A وB، وتصلبه للحفاظ على الخصائص الهيكلية الداخلية لقلب الملف. قطع المقطع العرضي، وطحنه بورق الصنفرة، وصقله للحصول على عينة، ومراقبته باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. تم الحصول على عدد كبير من الصور وتحديد أنماط الخلل هذه.

الشكل 2: عملية مراقبة البنية المجهرية الأساسية


بالإضافة إلى ذلك، قد يكون هناك كسر في القطب في زوايا خلية الجرح، كما هو موضح في الشكل 3. قطعة العمود هشة جدًا ولها سمك كبير، وهي عرضة للكسر بشكل خاص.

ما ورد أعلاه هو خريطة الخلل الداخلي للملف الأساسي.