1. Kaplama işleminin lityum pillerin performansına etkisi
Polar kaplama genel olarak karıştırılmış bir bulamacın bir akım toplayıcı üzerine düzgün bir şekilde kaplanması ve bulamaçtaki organik çözücülerin kurutulması işlemini ifade eder. Kaplama etkisinin pil kapasitesi, iç direnç, çevrim ömrü ve güvenlik üzerinde önemli bir etkisi vardır ve elektrot tabakalarının eşit şekilde kaplanmasını sağlar. Kaplama yöntemlerinin ve kontrol parametrelerinin seçimi, lityum iyon pillerin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve başlıca şu şekilde ortaya çıkar:
1) Kaplama kurutma sıcaklığı kontrolü: Kaplama sırasında kurutma sıcaklığı çok düşükse, elektrodun tamamen kurumasını garanti edemez. Sıcaklık çok yüksekse, elektrotun içindeki organik çözücülerin hızla buharlaşması nedeniyle elektrotun yüzey kaplamasında çatlama, soyulma ve diğer olaylara neden olabilir;
2) Kaplama yüzey yoğunluğu: Kaplama yüzey yoğunluğunun çok düşük olması durumunda akü kapasitesi nominal kapasiteye ulaşamayabilir. Kaplama yüzey yoğunluğunun çok yüksek olması halinde malzeme israfına neden olmak kolaydır. Ciddi durumlarda, aşırı pozitif elektrot kapasitesi varsa, lityum çökelmesi nedeniyle lityum dendritleri oluşabilir ve pil ayırıcıyı delerek kısa devreye neden olabilir ve güvenlik tehlikesi oluşturabilir;
3) Kaplama boyutu: Kaplama boyutunun çok küçük veya çok büyük olması, pilin içindeki pozitif elektrotun, negatif elektrot tarafından tamamen kaplanmamasına neden olabilir. Şarj işlemi sırasında lityum iyonları pozitif elektrottan gömülür ve negatif elektrot tarafından tamamen kaplanmayan elektrolite doğru hareket eder. Pozitif elektrotun gerçek kapasitesi verimli bir şekilde kullanılamaz ve ciddi durumlarda pilin içinde lityum dendritler oluşabilir, bu da ayırıcıyı kolayca delebilir ve pilin iç devresine zarar verebilir;
4) Kaplama kalınlığı: Kaplama kalınlığının çok ince veya çok kalın olması, sonraki elektrot haddeleme işlemini etkileyecektir ve akü elektrot performansının tutarlılığını garanti edemez.
Ayrıca elektrot kaplaması akülerin güvenliği açısından büyük önem taşıyor. Kaplama işlemi sırasında elektrot içerisine partikül, döküntü, toz vb. karışmamasını sağlamak için kaplama öncesinde 5S çalışması yapılmalıdır. Pire karışırsa pil içinde mikro kısa devrelere neden olabilir ve ciddi durumlarda pilin yanmasına ve patlamasına neden olabilir.
2. Kaplama Ekipmanı Seçimi ve Kaplama Prosesi
Genel kaplama işlemi şunları içerir: çözme → birleştirme → çekme → gerginlik kontrolü → kaplama → kurutma → düzeltme → gerginlik kontrolü → düzeltme → sarma ve diğer işlemler. Kaplama işlemi karmaşıktır ve ayrıca kaplama ekipmanının üretim doğruluğu, ekipmanın çalışmasının düzgünlüğü, kaplama işlemi sırasında dinamik gerilimin kontrolü, havanın boyutu gibi kaplama etkisini etkileyen birçok faktör vardır. kurutma işlemi sırasındaki akış ve sıcaklık kontrol eğrisi. Bu nedenle uygun kaplama işleminin seçilmesi son derece önemlidir.
Genel olarak bir kaplama yöntemi seçerken, kaplanacak katman sayısı, ıslak kaplamanın kalınlığı, kaplama sıvısının reolojik özellikleri, gerekli kaplama doğruluğu, kaplama desteği veya alt tabaka dahil olmak üzere çeşitli faktörlerin dikkate alınması gerekir. ve kaplama hızı.
Yukarıdaki faktörlere ek olarak elektrot kaplamanın özel durumunu ve özelliklerini de dikkate almak gerekir. Lityum-iyon pil elektrot kaplamasının özellikleri şunlardır: ① çift taraflı, tek katmanlı kaplama; ② Bulamacın ıslak kaplaması nispeten kalındır (100-300 μm); ③ Bulamaç Newton tipi olmayan yüksek viskoziteli bir sıvıdır; ④ Polar film kaplamanın hassasiyet gereksinimi, film kaplamaya benzer şekilde yüksektir; ⑤ Kaplama desteği, 10-20 μm kalınlığında alüminyum folyo ve bakır folyodan oluşur; ⑥ Filmin kaplama hızıyla karşılaştırıldığında polarizörün kaplama hızı yüksek değildir. Yukarıdaki faktörler dikkate alındığında, laboratuvar ekipmanı genellikle kazıyıcı tipini benimser, tüketici lityum iyon pilleri çoğunlukla rulo kaplama transfer tipini kullanır ve güç pilleri çoğunlukla yarık ekstrüzyon yöntemini kullanır.
Kazıyıcı kaplama: Folyo alt tabakası kaplama silindirinden geçer ve doğrudan bulamaç tankına temas eder. Folyo substratına fazla bulamaç uygulanır. Alt tabaka, kaplama silindiri ile kazıyıcı arasından geçtiğinde, kazıyıcı ile alt tabaka arasındaki boşluk, kaplama kalınlığını belirler. Aynı zamanda fazla bulamaç kazınarak geri akıtılır ve alt tabakanın yüzeyinde düzgün bir kaplama oluşturulur. Ana kazıyıcı türleri virgül kazıyıcılardır. Virgül kazıyıcı, kaplama başlığındaki önemli bileşenlerden biridir. Genellikle virgül benzeri bir kenar oluşturmak için dairesel silindirin yüzeyindeki generatrix boyunca işlenir. Bu kazıyıcı yüksek mukavemete ve sertliğe sahiptir ve kaplama miktarını ve doğruluğunu kontrol etmek kolaydır. Yüksek katı içerikli ve yüksek viskoziteli bulamaçlar için uygundur.
Rulo kaplama transfer tipi: Kaplama silindiri bulamacı tahrik etmek için döner ve bulamacın transfer miktarı virgül kazıyıcı arasındaki boşluktan ayarlanır. Bulamaç, arka silindirin ve kaplama silindirinin dönmesiyle alt tabakaya aktarılır. İşlem Şekil 2'de gösterilmektedir. Silindir kaplama transfer kaplama iki temel işlemi içerir: (1) kaplama silindirinin dönüşü, bulamacın ölçüm silindirleri arasındaki boşluktan geçmesini sağlayarak belirli bir kalınlıkta bulamaç tabakası oluşturmasını sağlar; (2) Bir kaplama oluşturmak için kaplama silindiri ve arka silindiri zıt yönlerde döndürerek folyo malzemesine belirli bir kalınlıkta bulamaç tabakası aktarılır.
Yarık ekstrüzyon kaplama: Hassas bir ıslak kaplama teknolojisi olarak, Şekil 3'te gösterildiği gibi çalışma prensibi, kaplama sıvısının belirli bir basınç ve akış hızı altında kaplama kalıbının boşlukları boyunca ekstrüzyona tabi tutularak püskürtülmesi ve alt tabakaya aktarılmasıdır. Diğer kaplama yöntemleriyle karşılaştırıldığında hızlı kaplama hızı, yüksek doğruluk ve eşit ıslak kalınlık gibi birçok avantajı vardır; Kaplama sistemi kapalı olduğundan, kaplama işlemi sırasında kirleticilerin içeri girmesi engellenebilir. Bulamacın kullanım oranı yüksektir ve bulamacın özellikleri sabit tutulabilir. Aynı anda birden fazla kaplama katmanı gerçekleştirilebilir. Ve bulamacın farklı viskozite ve katı içerik aralıklarına uyum sağlayabilir ve transfer kaplama işlemine kıyasla daha güçlü bir uyarlanabilirliğe sahiptir.
3. Kaplama kusurları ve etkileyen faktörler
Kaplama kusurlarını azaltmak, kaplama kalitesini ve verimini artırmak ve kaplama işlemi sırasında maliyetleri azaltmak, kaplama teknolojisinde araştırılması gereken önemli hususlardır. Kaplama işleminde sık karşılaşılan sorunlar arasında kalın kafa ve ince kuyruk, her iki tarafta kalın kenarlar, nokta şeklinde koyu noktalar, pürüzlü yüzey ve açıkta kalan folyo yer alır. Başlık ve kuyruk kalınlığı, kaplama valfinin veya aralıklı valfin açılma ve kapanma süresine göre ayarlanabilir. Kalın kenar sorunu, bulamaç özellikleri, kaplama boşluğu ayarı, bulamaç akış hızı vb. açılardan iyileştirilebilir. Yüzey pürüzlülüğü, düzgünsüzlük ve şeritler, folyo malzemesini stabilize ederek, hızı azaltarak ve açıyı ayarlayarak iyileştirilebilir. hava bıçağı.
Substrat - Bulamaç
Bulamacın temel fiziksel özellikleri ile kaplama arasındaki ilişki: Gerçek süreçte, bulamacın viskozitesinin kaplama etkisi üzerinde belirli bir etkisi vardır. Hazırlanan bulamacın viskozitesi elektrot ham maddesine, çamur oranına ve seçilen bağlayıcı tipine bağlı olarak değişmektedir. Bulamacın viskozitesi çok yüksek olduğunda kaplama genellikle sürekli ve istikrarlı bir şekilde gerçekleştirilemez ve kaplama etkisi de etkilenir.
Kaplama sıvısının homojenliği, stabilitesi, kenar ve yüzey etkileri doğrudan kaplama sıvısının reolojik özellikleriyle belirlenir, dolayısıyla kaplamanın kalitesi doğrudan belirlenir. Teorik analiz, kaplama deneysel teknikleri, akışkanlar dinamiği sonlu eleman teknikleri ve diğer araştırma yöntemleri, kararlı kaplama elde edebilen ve düzgün kaplama elde edebilen proses operasyon aralığını ifade eden kaplama penceresini incelemek için kullanılabilir.
Yüzey - Bakır ve Alüminyum Folyo
Yüzey gerilimi: Bakır alüminyum folyonun yüzey gerilimi, kaplanmış çözeltininkinden daha yüksek olmalıdır, aksi takdirde çözeltinin alt tabakaya düzgün bir şekilde yayılması zorlaşacak ve bu da kaplama kalitesinin düşmesine neden olacaktır. İzlenecek prensiplerden biri, kaplanacak çözeltinin yüzey geriliminin alt tabakanınkinden 5 din/cm daha düşük olması gerektiğidir, ancak bu sadece kaba bir durumdur. Solüsyonun ve substratın yüzey gerilimi, substratın formülü veya yüzey işlemi ayarlanarak ayarlanabilir. Her ikisi için de yüzey gerilimi ölçümü de kalite kontrol test öğesi olarak dahil edilmelidir.
Eşit kalınlık: Kazıyıcı kaplamaya benzer işlemlerde, alt tabaka boyunca eşit olmayan kalınlık, eşit olmayan kaplama kalınlığına yol açabilir. Çünkü kaplama işleminde kaplama kalınlığı, kazıyıcı ile alt tabaka arasındaki boşluk tarafından kontrol edilir. Enine yönde alt tabakanın kalınlığı daha düşükse, o alandan daha fazla çözelti geçecek ve kaplama kalınlığı daha kalın olacaktır ve bunun tersi de geçerlidir. Alt tabakanın kalınlık dalgalanması kalınlık ölçerden gözlemlenirse, son film kalınlığı dalgalanması da aynı sapmayı gösterecektir. Ayrıca yanal kalınlık sapması da sarımda kusurlara neden olabilir. Bu tür kusurları önlemek için hammaddelerin kalınlığının kontrol edilmesi önemlidir.
Statik elektrik: Kaplama hattında, bobinin açılması ve silindirden geçmesi sırasında alt tabakanın yüzeyinde çok fazla statik elektrik üretilir. Üretilen statik elektrik, silindir üzerindeki hava ve kül katmanlarını kolayca emerek kaplama kusurlarına neden olabilir. Boşaltma işlemi sırasında statik elektrik, kaplama yüzeyinde elektrostatik görünüm bozukluklarına da neden olabilir ve daha ciddisi yangınlara bile neden olabilir. Kışın nem oranının düşük olması durumunda kaplama hattındaki statik elektrik sorunu daha belirgin ve şiddetli olacaktır. Bu tür kusurları azaltmanın en etkili yolu ortam nemini mümkün olduğu kadar yüksek tutmak, kaplama hattını topraklamak ve bazı antistatik cihazlar takmaktır.
Temizlik: Substrat yüzeyindeki yabancı maddeler darbe, kir vb. fiziksel kusurlara neden olabilir. Bu nedenle substratın üretim sürecinde hammaddelerin temizliğinin iyi kontrol edilmesi gerekir. Çevrimiçi film temizleme silindirleri, alt tabaka kirlerini gidermek için nispeten etkili bir yöntemdir. Membran üzerindeki tüm yabancı maddeler giderilemese de, ham maddelerin kalitesini etkili bir şekilde artırabilir ve kayıpları azaltabilir.
4. Lityum pil elektrotlarının kusur haritası
[1] Lityum iyon pillerin negatif elektrot kaplamasında kabarcık kusurları
[2] İğne deliği
[3] Çizikler
[4] Kalın kenar
[5] Negatif elektrot yüzeyinde toplanmış parçacıklar
[6] Pozitif elektrotun yüzeyinde toplanmış parçacıklar
[7] Su sistemi kutupsal çatlağı
[8] Polarizatörün yüzey büzülmesi
[9] Polarizatörün yüzeyindeki çizikler
[10] Dikey şeritler uygulayın
[11] Polarizatörün kısmen kurumuş bölgesinde yuvarlanan çatlaklar
[12] Polarizör merdanesinin kenarındaki kırışıklıklar
[13] Negatif elektrot yarma kaplaması ve folyo ayrılması
[14] Kutupsal dilim kesme çapakları
[15] Kutupsal dilim kesme dalgası kenarı
5. Kaplamanın düzgünlüğü
Kaplama tekdüzeliği olarak adlandırılan kaplama kalınlığının tutarlılığını veya kaplama alanı içindeki yapışkan dağılımını ifade eder. Kaplama kalınlığının veya yapıştırıcı miktarının tutarlılığı ne kadar iyi olursa, kaplamanın tekdüzeliği de o kadar iyi olur ve bunun tersi de geçerlidir. Kaplama tekdüzeliği için, belirli bir alandaki her noktadaki kaplama kalınlığının veya yapışkan miktarının o alandaki ortalama kaplama kalınlığına veya yapışkan miktarına göre sapması veya yüzde sapması ile ölçülebilen birleşik bir ölçüm indeksi yoktur. Belirli bir alandaki maksimum ve minimum kaplama kalınlığı veya yapıştırıcı miktarı arasındaki fark. Kaplama kalınlığı genellikle µm cinsinden ifade edilir.
Kaplama tekdüzeliği, bir alanın genel kaplama durumunu değerlendirmek için kullanılır. Ancak gerçek üretimde genellikle alt tabakanın hem yatay hem de dikey yönlerindeki tekdüzeliğe daha fazla önem veririz. Yanal tekdüzelik olarak adlandırılan şey, kaplama genişliği yönündeki (veya makine yanal yönündeki) tekdüzeliği ifade eder. Uzunlamasına tekdüzelik olarak adlandırılan şey, kaplama uzunluğu yönündeki (veya alt tabaka ilerleme yönündeki) tekdüzeliği ifade eder.
Yatay ve dikey tutkal uygulama hatalarının büyüklüğü, etkileyen faktörler ve kontrol yöntemlerinde önemli farklılıklar vardır. Genel olarak alt tabakanın (veya kaplamanın) genişliği ne kadar büyük olursa, yanal düzgünlüğü kontrol etmek o kadar zor olur. Kaplama alanında uzun yıllara dayanan pratik deneyime dayanarak, alt tabaka genişliği 800 mm'nin altında olduğunda, yanal tekdüzelik genellikle kolayca garanti edilir; Alt tabakanın genişliği 1300-1800mm arasında olduğunda, yanal tekdüzelik genellikle iyi bir şekilde kontrol edilebilir, ancak bu zordur ve önemli düzeyde profesyonel uzmanlık gerektirir; Alt tabakanın genişliği 2000 mm'nin üzerinde olduğunda yanal düzgünlüğü kontrol etmek çok zordur ve yalnızca birkaç üretici bunu iyi bir şekilde halledebilir. Üretim partisi (yani kaplama uzunluğu) arttıkça, uzunlamasına tekdüzelik, enine tekdüzelikten daha büyük bir zorluk veya zorluk haline gelebilir.