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簡要分析鋰電池極片缺陷圖譜

鉅大LARGE  |  點擊量:1616次  |  2018年12月13日  

鋰離子電池極片制造是電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵過程,具體包括漿料的制備、極片涂布和干燥、極片的輥壓壓實,以及極片的裁切。在電池極片制備過程中,越來越多的在線檢測技術(shù)被采用,從而有效識別產(chǎn)品的制造缺陷,剔除不良品,并及時反饋給生產(chǎn)線,自動或者人工對生產(chǎn)過程做出調(diào)整,降低不良率。以下問題都是大家特別關(guān)心的:

1)在電極制造過程中可能會產(chǎn)生哪些缺陷?

2)這些缺陷對鋰離子電池充放電循環(huán)的影響是什么?

3)缺陷是如何改變鋰離子電池的庫侖效率、倍率性能和循環(huán)壽命等性能?

4)帶缺陷的極片性能受損,是否有對應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)的變化?

本文分享一些在文獻(xiàn)資料和自己實際工作中的電池極片缺陷圖,收集遇到的各種缺陷和問題,做成一份極片缺陷圖譜,歡迎大家補(bǔ)充。

【1】負(fù)極表面團(tuán)聚體顆粒

配方:球形石墨+SUPERC65+CMC+蒸餾水

兩種不同攪拌工藝的極片宏觀形貌:表面光滑(左)和表面存在大量小顆粒(右)

配方:球形石墨+SUPERC65+CMC/SBR+蒸餾水

極片表面小顆粒放大形貌(a和b):導(dǎo)電劑的團(tuán)聚體,沒有完全分散

表面光滑極片的放大形貌:導(dǎo)電劑充分分散,均勻分布

【2】正極表面團(tuán)聚體顆粒

配方:NCA+乙炔黑+PVDF+NMP

攪拌過程中,環(huán)境濕度太高,導(dǎo)致漿料成果凍狀態(tài),導(dǎo)電劑沒有完全分散好,極片輥壓后表面存在大量的顆粒。

【3】水系極片裂紋

配方:NMC532/carbonblack/binder=90/5/5wt%,水/異丙醇(IPA)溶劑

極片表面裂紋光學(xué)照片,涂布面密度分別為(a)15mg/cm2,(b)17.5mg/cm2,(c)20mg/cm2和(d)25mg/cm2,厚極片更容易出現(xiàn)裂紋。

【4】極片表面縮孔

配方:片狀石墨+SP+CMC/SBR+蒸餾水

箔材表面存在導(dǎo)致污染物顆粒,顆粒表面處的濕膜存在低表面張力區(qū)域,液膜向顆粒周圍發(fā)射狀遷移,形成縮孔點狀缺陷。

【5】極片表面劃痕

配方:NMC532+SP+PVdF+NMP

狹縫擠壓涂布,刃口存在大顆粒導(dǎo)致極片表面漏箔劃痕

【6】涂布豎條道

配方:NCA+SP+PVdF+NMP

轉(zhuǎn)移涂布后期,漿料吸水粘度升高,涂布時接近涂布窗口上限,漿料流平性差,形成豎條道。

【7】極片未干透區(qū)域輥壓裂紋

配方:片狀石墨+SP+CMC/SBR+蒸餾水

涂布時,極片中間區(qū)域沒有完全干透,輥壓時涂層發(fā)生遷移,形成條狀裂紋。

【8】極片輥壓邊緣褶皺

涂布形成厚邊現(xiàn)象,輥壓式,涂層邊緣產(chǎn)生褶皺

【9】負(fù)極分切涂層與箔材脫離

配方:天然石墨+乙炔黑+CMC/SBR+蒸餾水,活性物質(zhì)比例96%

極片圓盤分切時,涂層與箔材脫離。

【10】極片分切毛刺

正極極片圓盤分切時,由于張力控制不穩(wěn)定導(dǎo)致二次切削形成箔材毛刺

【11】極片分切波浪邊

負(fù)極極片圓盤分切時,由于切刀重疊量和壓力不合適,形成波浪邊和切口涂層脫落。

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