แผนผังข้อบกพร่องภายในของเซลล์ขดลวดแบตเตอรี่ลิเธียม

แผนผังข้อบกพร่องภายในของเซลล์ขดลวดแบตเตอรี่ลิเธียม

การพันเป็นกระบวนการสำคัญในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งประกอบแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบและตัวแยกเข้าด้วยกัน หากผลิตภัณฑ์มีข้อบกพร่องเกิดขึ้น แกนคอยล์ทั้งหมด รวมถึงแผ่นอิเล็กโทรดและตัวแยกขั้วบวกและลบจะสูญเปล่า อัตราผลตอบแทนมีผลกระทบอย่างมากต่อต้นทุนการผลิตของแบตเตอรี่ และยังส่งผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ด้วย

โดยทั่วไป แผนที่ข้อบกพร่องภายในทั่วไปของแกนคอยล์จะแสดงในรูปต่อไปนี้ และแต่ละแผนที่ประกอบด้วยแผ่นอิเล็กโทรดบวก ไดอะแฟรม และแผ่นอิเล็กโทรดเชิงลบ

รูปที่ 1 แผนผังข้อบกพร่องภายในของแกนคอยล์

ในบรรดาแถวแรก (a) เป็นรูปแบบปกติไม่มีข้อบกพร่องภายใน

ภาพถ่ายที่สามในแถวที่สอง (b) แสดงการบิดงอของแผ่นอิเล็กโทรด ซึ่งอาจเนื่องมาจากแรงดึงไม่ได้รับการควบคุมอย่างดีในกระบวนการม้วนและแผ่นอิเล็กโทรดถูกงอ ข้อบกพร่องนี้อาจทำให้เกิดรอยยับจำนวนมากในอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ในระหว่างการขยายและการหดตัวซ้ำๆ ระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ซึ่งจำกัดการใช้กำลังการผลิต และอาจนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การตกตะกอนของลิเธียม

ข้อบกพร่องในแถวที่สาม (c) คือการมีสิ่งแปลกปลอมที่เป็นโลหะอยู่บนไดอะแฟรม ซึ่งอาจเกิดขึ้นระหว่างการเตรียมอิเล็กโทรดหรือกระบวนการขนส่ง เช่น การรีด การตัด อิเล็กโทรด และกระบวนการอื่นๆ อาจเป็นไปได้ว่าเศษฟอยล์ที่เกิดจากการตัดชิ้นเสากระบวนการคดเคี้ยว วัตถุแปลกปลอมที่เป็นโลหะอาจทำให้เกิดการลัดวงจรขนาดเล็กภายในแบตเตอรี่ ทำให้เกิดการคายประจุเองอย่างรุนแรง และก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย วิธีการตรวจจับทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยการทดสอบความต้านทานแรงดันไฟฟ้าของฉนวนแกนแบตเตอรี่ การตรวจสอบอายุที่อุณหภูมิสูง และการตัดสินค่า k-value ที่คายประจุเองของผลิตภัณฑ์ที่ไม่เข้าเกณฑ์

ปัญหาหลักของแถวที่สี่ (d) คือการเคลือบผิวที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งรวมถึงความหนาที่แตกต่างกันสองแบบของพื้นผิวด้านบวกและด้านลบ และไม่มีการเคลือบด้านใดด้านหนึ่ง ข้อบกพร่องนี้ส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการเคลือบหรือการหลุดลอกของสารเคลือบในระหว่างกระบวนการเตรียมอิเล็กโทรด โดยทั่วไป การตรวจจับ CCD จะถูกตั้งค่าไว้สำหรับกระบวนการรีดและตัดเพลตขั้ว และเพลตขั้วที่มีข้อบกพร่องจะถูกทำเครื่องหมายเพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์ที่บกพร่องในระหว่างกระบวนการม้วน อย่างไรก็ตามไม่มีการรับประกันว่าจะกำจัดผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องได้ 100% หากสถานการณ์นี้เกิดขึ้น ความจุของแบตเตอรี่จะหายไป และความจุของอิเล็กโทรดบวกและลบไม่ตรงกัน ซึ่งนำไปสู่การตกตะกอนของลิเธียมและปัญหาอื่นๆ

ข้อบกพร่องในแถวที่ห้า (e) คือการมีสิ่งแปลกปลอมที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ฝุ่นอยู่ข้างใน แม้ว่าสถานการณ์นี้จะไม่เป็นอันตรายเท่ากับวัตถุแปลกปลอมที่เป็นโลหะ แต่ก็อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้เช่นกัน เมื่อขนาดค่อนข้างใหญ่ ก็อาจทำให้เกิดการแตกร้าวของไดอะแฟรมและการลัดวงจรขนาดเล็กระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ

วิธีการรับกราฟด้านบนมีดังต่อไปนี้: ฝังแกนคอยล์ทั้งหมดลงในอีพอกซีเรซินกาว A และ B และแข็งตัวเพื่อรักษาลักษณะโครงสร้างภายในของแกนคอยล์ ตัดหน้าตัด บดด้วยกระดาษทราย ขัดให้เป็นตัวอย่าง และสังเกตโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ได้รับภาพถ่ายจำนวนมากและระบุรูปแบบข้อบกพร่องเหล่านี้

รูปที่ 2 กระบวนการสังเกตโครงสร้างจุลภาคหลัก


นอกจากนี้ อาจเกิดการแตกหักของขั้วที่มุมของเซลล์แผล ดังแสดงในรูปที่ 3 ส่วนของขั้วมีความเปราะเกินไปและมีความหนามากซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกหักได้ง่ายเป็นพิเศษ

ด้านบนคือแผนผังข้อบกพร่องภายในของแกนคอยล์