عشر مشاكل رئيسية وتحليل في إنتاج بطاريات الليثيوم

عشر مشاكل رئيسية وتحليل في إنتاج بطاريات الليثيوم

1. ما هو سبب وجود ثقوب في طلاء القطب السالب؟ هل لأن المادة ليست مشتتة بشكل جيد؟ فهل من الممكن أن يكون التوزيع السيئ لحجم الجسيمات للمادة هو السبب؟

يجب أن يكون سبب ظهور الثقوب هو العوامل التالية: 1. الرقاقة غير نظيفة؛ 2. لا يتم تشتيت العامل الموصل. 3. المادة الرئيسية للقطب السالب غير مشتتة. 4. تحتوي بعض المكونات في التركيبة على شوائب؛ 5. جزيئات العامل الموصل غير متساوية ويصعب تفريقها. 6. جزيئات القطب السالبة غير متساوية ويصعب تفريقها. 7. هناك مشكلات تتعلق بالجودة فيما يتعلق بمواد التركيبة نفسها؛ 8. لم يتم تنظيف وعاء الخلط جيدًا، مما أدى إلى وجود مسحوق جاف متبقي داخل الوعاء. ما عليك سوى الانتقال إلى مراقبة العملية وتحليل الأسباب المحددة بنفسك.

وأيضاً فيما يتعلق بالبقع السوداء على الحجاب الحاجز فقد واجهتها منذ سنوات عديدة. اسمحوا لي أن أجيب عليهم بإيجاز أولاً. يرجى تصحيح أي أخطاء. وفقًا للتحليل، تم تحديد أن البقع السوداء ناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية للفاصل الناتج عن تفريغ استقطاب البطارية، ويلتصق مسحوق القطب السالب بالفاصل. يحدث تفريغ الاستقطاب بسبب وجود مواد فعالة ملتصقة بالمسحوق في ملف البطارية لأسباب مادية وعملية، مما يؤدي إلى تفريغ الاستقطاب بعد تكوين البطارية وشحنها. لتجنب المشاكل المذكورة أعلاه، من الضروري أولاً استخدام عمليات الخلط المناسبة لحل الترابط بين المواد الفعالة والمجموعات المعدنية، ولتجنب إزالة المسحوق الاصطناعي أثناء تصنيع لوحة البطارية وتجميع البطارية.

إن إضافة بعض الإضافات التي لا تؤثر على أداء البطارية أثناء عملية الطلاء يمكن أن يؤدي بالفعل إلى تحسين أداء معين للقطب الكهربائي. وبطبيعة الحال، فإن إضافة هذه المكونات إلى المنحل بالكهرباء يمكن أن يحقق تأثير الدمج. سبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية للحجاب الحاجز هو عدم انتظام لوحات القطب. بالمعنى الدقيق للكلمة، فهو ينتمي إلى دائرة قصر صغيرة، والتي يمكن أن تسبب ارتفاعًا في درجة الحرارة المحلية وقد تتسبب في فقدان القطب السالب للمسحوق.

2、ما هي أسباب المقاومة الداخلية المفرطة للبطارية؟

من حيث التكنولوجيا:

1). يحتوي مكون القطب الموجب على عامل موصل قليل جدًا (الموصلية بين المواد ليست جيدة لأن موصلية كوبالت الليثيوم نفسها سيئة جدًا)

2). هناك كمية كبيرة جدًا من المادة اللاصقة لمكون القطب الموجب. (المواد اللاصقة بشكل عام هي مواد بوليمر ذات خصائص عزل قوية)

3). مادة لاصقة مفرطة لمكونات القطب السالب. (المواد اللاصقة بشكل عام هي مواد بوليمر ذات خصائص عزل قوية)

4). التوزيع غير المتكافئ للمكونات.

5). مذيب رابط غير مكتمل أثناء تحضير المكونات. (غير قابل للذوبان تماما في NMP، الماء)

6). تصميم الكثافة لسطح ملاط ​​الطلاء مرتفع جدًا. (مسافة الهجرة الأيونية الطويلة)

7). كثافة الضغط عالية جدًا، والدرفلة مضغوطة جدًا. (التدحرج المفرط قد يسبب ضررا لبنية المواد الفعالة)

8). الأذن القطبية الإيجابية ليست ملحومة بقوة، مما يؤدي إلى اللحام الافتراضي.

9). الأذن القطبية السالبة ليست ملحومة أو مثبتة بإحكام، مما يؤدي إلى لحام كاذب أو انفصال.

10). اللف ليس ضيقًا واللب فضفاض. (زيادة المسافة بين لوحات القطب الموجب والسالب)

11). لم يتم لحام أذن القطب الموجب بقوة بالجسم.

12). الأذن والقطب السالب غير ملحومين بقوة.

13). إذا كانت درجة حرارة الخبز للبطارية مرتفعة جدًا، فسوف يتقلص الحجاب الحاجز. (تقليل فتحة الحجاب الحاجز)

14). كمية حقن السائل غير كافية (تقل الموصلية، وتزداد المقاومة الداخلية بسرعة بعد الدوران!)

15). وقت التخزين بعد حقن السائل قصير جدًا، ولا يتم نقع المنحل بالكهرباء بالكامل

16). لم يتم تفعيلها بالكامل أثناء التشكيل.

17). التسرب المفرط للكهارل أثناء عملية التكوين.

18). التحكم غير الكافي في الماء أثناء عملية الإنتاج، مما يؤدي إلى تمدد البطارية.

19). تم ضبط جهد شحن البطارية على مستوى مرتفع جدًا، مما يتسبب في الشحن الزائد.

20). بيئة تخزين البطارية غير معقولة.

من حيث المواد:

21). تتمتع مادة القطب الموجب بمقاومة عالية. (ضعف التوصيل، مثل فوسفات الحديد الليثيوم)

22). تأثير مادة الحجاب الحاجز (سمك الحجاب الحاجز، المسامية الصغيرة، حجم المسام الصغير)

23). آثار المواد المنحل بالكهرباء. (الموصلية المنخفضة واللزوجة العالية)

24). تأثير إيجابي للمواد PVDF القطب. (عالية الوزن أو الوزن الجزيئي)

25). تأثير المواد الموصلة للقطب الموجب. (الموصلية ضعيفة، المقاومة العالية)

26). تأثيرات المواد الموجبة والسالبة لأذن القطب (سمك رقيق، توصيل ضعيف، سمك غير متساوي، ونقاوة المادة ضعيفة)

27). تحتوي مواد رقائق النحاس ورقائق الألومنيوم على موصلية ضعيفة أو أكاسيد سطحية.

28). المقاومة الداخلية للتلامس المثبت لعمود لوحة الغطاء مرتفعة جدًا.

29). تتمتع مادة القطب السالب بمقاومة عالية. الجوانب الأخرى

30). انحراف أدوات اختبار المقاومة الداخلية.

31). عملية الإنسان.

3. ما هي المشكلات التي يجب ملاحظتها عند الطلاء غير المتساوي لألواح الأقطاب الكهربائية؟

هذه المشكلة شائعة جدًا وكان من السهل نسبيًا حلها في الأصل، لكن العديد من عمال الطلاء لا يجيدون التلخيص، مما يؤدي إلى تحويل بعض نقاط المشكلة الحالية إلى ظواهر طبيعية ولا يمكن تجنبها. أولاً، من الضروري أن يكون لدينا فهم واضح للعوامل التي تؤثر على كثافة السطح والعوامل التي تؤثر على القيمة الثابتة للكثافة السطحية من أجل حل المشكلة بطريقة مستهدفة.

العوامل التي تؤثر على كثافة سطح الطلاء تشمل:

1). المواد نفسها العوامل

2). معادلة

3). خلط المواد

4). بيئة الطلاء

5). حد السكين

6). لزوجة الطين

7). سرعة القطب

8). استواء السطح

9). دقة آلة الطلاء

10). قوة الرياح الفرن

11). طلاء التوتر وما إلى ذلك

العوامل المؤثرة على توحيد القطب:

1). نوعية الطين

2). لزوجة الطين

3). سرعة السفر

4). احباط التوتر

5). طريقة توازن التوتر

6). طلاء طول الجر

7). ضوضاء

8). التسطيح السطحي

9). استواء الشفرة

10). تسطيح مادة الرقائق، إلخ

ما سبق هو مجرد قائمة ببعض العوامل، وتحتاج إلى تحليل الأسباب بنفسك للقضاء على العوامل التي تسبب كثافة سطحية غير طبيعية على وجه التحديد.

4. هل هناك أي سبب خاص لاستخدام رقائق الألومنيوم ورقائق النحاس في المجموعة الحالية من الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة؟ هل هناك أي مشكلة في استخدامه في الاتجاه المعاكس؟ هل رأيت العديد من الأدبيات التي تستخدم شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل مباشر؟ هناك فرق؟

1). كلاهما يستخدم كمجمع للسوائل لأنه يتمتع بموصلية جيدة، وملمس ناعم (والذي قد يكون مفيدًا أيضًا للترابط)، كما أنه شائع نسبيًا وغير مكلف. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يشكل كلا السطحين طبقة من طبقة واقية من الأكسيد.

2). تنتمي طبقة الأكسيد الموجودة على سطح النحاس إلى أشباه الموصلات، ذات التوصيل الإلكتروني. طبقة الأكسيد سميكة جدًا ولها مقاومة عالية؛ تعتبر طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الألومنيوم بمثابة عازل، ولا تستطيع طبقة الأكسيد توصيل الكهرباء. ومع ذلك، نظرًا لسمكها الرقيق، يتم تحقيق التوصيل الإلكتروني من خلال تأثير النفق. إذا كانت طبقة الأكسيد سميكة، يكون مستوى التوصيل لرقائق الألومنيوم ضعيفًا، وحتى العزل. قبل الاستخدام، من الأفضل تنظيف سطح مجمع السوائل لإزالة بقع الزيت وطبقات الأكسيد السميكة.

3). إمكانات القطب الموجب عالية، وطبقة أكسيد الألومنيوم الرقيقة كثيفة جدًا، مما يمكن أن يمنع أكسدة المجمع. طبقة الأكسيد من رقائق النحاس فضفاضة نسبيًا، ولمنع أكسدتها، من الأفضل أن تكون ذات إمكانات أقل. في الوقت نفسه، من الصعب على Li تشكيل سبيكة إقحام الليثيوم مع النحاس عند إمكانات منخفضة. ومع ذلك، إذا كان سطح النحاس مؤكسدًا بشكل كبير، فسوف يتفاعل Li مع أكسيد النحاس بإمكانية أعلى قليلاً. لا يمكن استخدام رقائق AL كقطب كهربائي سلبي، حيث قد تحدث صناعة سبائك LiAl عند إمكانات منخفضة.

4). يتطلب جمع السوائل تكوينًا نقيًا. سيؤدي التركيب غير النقي لـ AL إلى قناع الوجه السطحي غير المضغوط والتآكل، والأكثر من ذلك، سيؤدي تدمير قناع الوجه السطحي إلى تكوين سبيكة LiAl. يتم تنظيف شبكة النحاس بكبريتات الهيدروجين ثم خبزها بالماء منزوع الأيونات، بينما يتم تنظيف شبكة الألومنيوم بملح الأمونيا ثم خبزها بالماء منزوع الأيونات. التأثير الموصل لشبكة الرش جيد.

5. عند قياس الدائرة القصيرة للملف، يتم استخدام جهاز اختبار الدائرة القصيرة للبطارية. عندما يكون الجهد مرتفعًا، يمكنه اختبار خلية الدائرة القصيرة بدقة. بالإضافة إلى ذلك، ما هو مبدأ انهيار الجهد العالي لاختبار الدائرة القصيرة؟

يرتبط مدى ارتفاع الجهد المستخدم لقياس دائرة كهربائية قصيرة في خلية البطارية بالعوامل التالية:

1). المستوى التكنولوجي لشركتك؛

2). التصميم الهيكلي للبطارية نفسها

3). مادة الحجاب الحاجز للبطارية

4). الغرض من البطارية

تستخدم الشركات المختلفة جهودًا مختلفة، لكن العديد من الشركات تستخدم نفس الجهد بغض النظر عن حجم الطراز أو سعته. يمكن ترتيب العوامل المذكورة أعلاه بترتيب تنازلي: 1>4>3>2، مما يعني أن مستوى العملية في شركتك يحدد حجم جهد الدائرة القصيرة.

ببساطة، يرجع مبدأ الانهيار إلى وجود عوامل دائرة قصر محتملة مثل الغبار والجسيمات وفتحات الحجاب الحاجز الأكبر حجمًا والنتوءات وما إلى ذلك بين القطب الكهربائي والحجاب الحاجز، والتي يمكن الإشارة إليها بالروابط الضعيفة. عند الجهد الثابت والعالي، تجعل هذه الروابط الضعيفة مقاومة التلامس بين ألواح القطب الموجب والسالب أصغر من أي مكان آخر، مما يسهل تأين الهواء وتوليد الأقواس؛ وبدلاً من ذلك، تم بالفعل قصور دائرة الأقطاب الإيجابية والسلبية، ونقاط الاتصال صغيرة. في ظل ظروف الجهد العالي، تمر عبر نقاط الاتصال الصغيرة هذه تيارات كبيرة على الفور، وتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، مما يتسبب في ذوبان الغشاء أو انهياره على الفور.

6. ما هو تأثير حجم جسيمات المادة على تيار التفريغ؟

ببساطة، كلما كان حجم الجسيمات أصغر، كانت الموصلية أفضل. كلما زاد حجم الجسيمات، كلما كانت الموصلية أسوأ. وبطبيعة الحال، تكون المواد ذات المعدل العالي عمومًا ذات بنية عالية وجزيئات صغيرة وموصلية عالية.

فقط من خلال التحليل النظري، لا يمكن تفسير كيفية تحقيق ذلك عمليًا إلا من خلال الأصدقاء الذين يصنعون المواد. يعد تحسين موصلية المواد الجزيئية الصغيرة مهمة صعبة للغاية، خاصة بالنسبة للمواد النانوية، والمواد ذات الجزيئات الصغيرة سيكون لها ضغط صغير نسبيًا، أي سعة حجم صغيرة.

7 、 ارتدت لوحات القطب الموجب والسالب بمقدار 10um بعد خبزها لمدة 12 ساعة بعد دحرجتها، لماذا يوجد مثل هذا الارتداد الكبير؟

هناك نوعان من العوامل المؤثرة الأساسية: المواد والعمليات.

1). يحدد أداء المواد معامل الارتداد، والذي يختلف بين المواد المختلفة؛ نفس المادة، وصيغ مختلفة، ومعاملات ارتداد مختلفة؛ نفس المادة، نفس الصيغة، سمك الجهاز اللوحي مختلف، ومعامل الارتداد مختلف؛

2). إذا لم يكن التحكم في العملية جيدًا، فقد يتسبب ذلك أيضًا في حدوث ارتداد. وقت التخزين، درجة الحرارة، الضغط، الرطوبة، طريقة التراص، الضغط الداخلي، المعدات، إلخ.

8、كيف يمكن حل مشكلة تسرب البطاريات الأسطوانية؟

يتم إغلاق الأسطوانة وإغلاقها بعد حقن السائل، لذلك يصبح الختم بشكل طبيعي صعوبة إغلاق الأسطوانة. حاليًا، ربما توجد عدة طرق لإغلاق البطاريات الأسطوانية:

1). ختم اللحام بالليزر

2). الختم الدائري الختم

3). ختم الغراء

4). ختم الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية

5). مزيج من نوعين أو أكثر من أنواع الختم المذكورة أعلاه

6). طرق الختم الأخرى

عدة أسباب للتسرب:

1). يمكن أن يتسبب الختم السيئ في تسرب السائل، مما يؤدي عادةً إلى تشوه وتلوث منطقة الختم، مما يشير إلى سوء الختم.

2). يعد استقرار الختم أيضًا عاملاً، أي أنه يجتاز الفحص أثناء الختم، ولكن منطقة الختم تتلف بسهولة، مما يتسبب في تسرب السائل.

3). أثناء التكوين أو الاختبار، يتم إنتاج الغاز للوصول إلى الحد الأقصى من الضغط الذي يمكن أن يتحمله الختم، مما قد يؤثر على الختم ويسبب تسرب السائل. الفرق عن النقطة 2 هو أن النقطة 2 تنتمي إلى تسرب المنتج المعيب، بينما النقطة 3 تنتمي إلى التسرب المدمر، مما يعني أن الختم مؤهل، ولكن الضغط الداخلي المفرط يمكن أن يسبب ضررًا للختم.

4). طرق التسرب الأخرى.

الحل المحدد يعتمد على سبب التسرب. طالما تم تحديد السبب، فمن السهل حله، لكن الصعوبة تكمن في صعوبة العثور على السبب، حيث يصعب نسبيًا فحص تأثير الختم للأسطوانة وينتمي في الغالب إلى نوع الضرر المستخدم للفحص المفاجئ. .

9. عند إجراء التجارب، يكون هناك دائمًا فائض في الإلكتروليت. هل يؤثر فائض الإلكتروليت على أداء البطارية دون انسكاب؟

لا يوجد تجاوز؟ هناك عدة حالات:

1). المنحل بالكهرباء هو مجرد حق

2). المنحل بالكهرباء المفرط قليلا

3). كمية زائدة من المنحل بالكهرباء، ولكن لا تصل إلى الحد الأقصى

4). كمية كبيرة من المنحل بالكهرباء مفرطة، تقترب من الحد الأقصى

5). لقد وصل إلى الحد الأقصى، ويمكن أن تكون مختومة

السيناريو الأول هو السيناريو المثالي، ولا توجد به أي مشاكل.

الموقف الثاني هو أن الزيادة الطفيفة تكون في بعض الأحيان مشكلة تتعلق بالدقة، وأحيانًا مشكلة في التصميم، وعادة ما تكون مشكلة في التصميم قليلاً.

السيناريو الثالث ليس مشكلة، إنه مجرد إهدار للتكلفة.

الوضع الرابع خطير بعض الشيء. لأنه أثناء عملية استخدام البطاريات أو اختبارها، يمكن أن تتسبب أسباب مختلفة في تحلل الإلكتروليت وإنتاج بعض الغازات؛ تسخن البطارية، مما يسبب التمدد الحراري؛ يمكن أن تتسبب الحالتان المذكورتان أعلاه بسهولة في انتفاخ البطارية (المعروف أيضًا باسم التشوه) أو تسربها، مما يزيد من مخاطر سلامة البطارية.

السيناريو الخامس هو في الواقع نسخة محسنة من السيناريو الرابع، وهو ما يشكل خطرا أكبر.

على سبيل المبالغة، يمكن للسائل أيضًا أن يصبح بطارية. وذلك بإدخال كل من الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة في حاوية تحتوي على كمية كبيرة من الإلكتروليت (مثل كوب سعة 500 مل) في نفس الوقت. في هذا الوقت، يمكن شحن وتفريغ الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية، وهي أيضًا بطارية. لذلك، فإن المنحل بالكهرباء الزائد هنا ليس قليلا. المنحل بالكهرباء هو مجرد وسيلة موصلة. ومع ذلك، فإن حجم البطارية محدود، وضمن هذا الحجم المحدود، من الطبيعي مراعاة استغلال المساحة وقضايا التشوه.

10. هل ستكون كمية السائل المحقونة صغيرة جدًا، وهل ستسبب انتفاخًا بعد تقسيم البطارية؟

لا يمكننا إلا أن نقول أنه قد لا يكون ضروريا، ذلك يعتمد على كمية السائل التي يتم حقنها.

1). إذا كانت خلية البطارية مشبعة بالكامل بالكهرباء ولكن لا توجد بقايا، فلن تنتفخ البطارية بعد تقسيم السعة؛

2). إذا كانت خلية البطارية مشبعة بالكامل بالكهرباء وكانت هناك كمية صغيرة من البقايا، ولكن كمية السائل المحقونة أقل من متطلبات شركتك (بالطبع، هذا الشرط ليس بالضرورة القيمة المثلى، مع انحراف طفيف)، لن تنتفخ البطارية ذات السعة المقسمة في هذا الوقت؛

3). إذا كانت خلية البطارية مشبعة بالكامل بالإلكتروليت وهناك كمية كبيرة من الإلكتروليت المتبقي، ولكن متطلبات شركتك لكمية الحقن أعلى من الفعلية، فإن ما يسمى بكمية الحقن غير الكافية هو مجرد مفهوم للشركة، ولا يمكن أن يعكس حقًا مدى ملاءمة كمية الحقن الفعلية للبطارية، وعدم انتفاخ البطارية ذات السعة المقسمة؛

4). حجم حقن السائل غير كاف بشكل كبير. وهذا يعتمد أيضًا على الدرجة. إذا كان المنحل بالكهرباء بالكاد قادرًا على امتصاص خلية البطارية، فقد تنتفخ أو لا تنتفخ بعد السعة الجزئية، ولكن احتمال انتفاخ البطارية أعلى؛

إذا كان هناك نقص خطير في حقن السائل في خلية البطارية، فلا يمكن تحويل الطاقة الكهربائية أثناء تكوين البطارية إلى طاقة كيميائية. في هذا الوقت، يكون احتمال انتفاخ خلية السعة 100٪ تقريبًا.

لذلك، يمكن تلخيصها على النحو التالي: بافتراض أن كمية حقن السائل الأمثل الفعلي للبطارية هي Mg، هناك عدة حالات تكون فيها كمية حقن السائل صغيرة نسبيًا:

1). حجم حقن السائل = M: البطارية عادية

2). كمية حقن السائل أقل قليلاً من M: لا تتمتع البطارية بقدرة انتفاخ، وقد تكون السعة عادية أو أقل قليلاً من القيمة التصميمية. يزداد احتمال انتفاخ ركوب الدراجات، ويتدهور أداء ركوب الدراجات؛

3). كمية حقن السائل أقل بكثير من M: تتمتع البطارية بسعة عالية نسبيًا ومعدل انتفاخ، مما يؤدي إلى انخفاض السعة وضعف استقرار التدوير. بشكل عام، تكون السعة أقل من 80% بعد عدة أسابيع

4). M=0، البطارية لا تنتفخ ولا تحتوي على سعة.