O lítioseparador de bateriaatua como uma barreira protetora entre os eletrodos positivo e negativo, conduzindo íons, mas não elétrons. No estado ideal após o enchimento e formação do eletrólito, o separador deve manter contato completo e plano com os eletrodos. No entanto, quando desmontamos as baterias, muitas vezes encontramos fortes enrugamentos no separador. (Isso também pode ser claramente observado através do enrugamento do eletrodo negativo).
Abaixo, discutimos o enrugamento do separador em três aspectos: os perigos, as causas e as soluções.
I. Riscos de enrugamento do separador:
Maior resistência interna:A estrutura microporosa do separador é danificada nas áreas enrugadas, dificultando as rotas de transporte de íons de lítio. Isso aumenta a resistência interna em 15%-30%, reduzindo significativamente a eficiência de carga-descarga.
Desvanecimento da capacidade:A infiltração irregular de eletrólitos em regiões enrugadas leva à diminuição da utilização de materiais ativos. Dados experimentais de uma determinada bateria catódica NMC mostraram uma taxa de desvanecimento da capacidade de até 8% por 100 ciclos.
Crescimento de dendritos de lítio e risco de curto-circuito:O enrugamento causa aumentos localizados na densidade de corrente, aumentando a probabilidade de crescimento de dendritos de lítio na superfície do ânodo de grafite e aumentando o risco de curtos-circuitos.
II. Causas do enrugamento do separador:
Defeitos materiais:Separadores com rugosidade superficial > 0,3 μm (valor Ra padrão 0,1-0,3 μm) ou resistência à tração < 300 MPa são mais propensos a enrugar.
Defeitos de Processo: Excessive winding tension fluctuations (exceeding±3% where the standard requires±1%) lead to uneven roll tightness. Other issues include excessive oven temperature gradients (>5 graus onde o valor permitido é menor ou igual a 2 graus).
Processo de prensagem a quente irracional:Configurações inadequadas dos parâmetros de prensagem a quente - pressão, temperatura, tempo - resultam em moldagem inadequada do rolo do eletrodo.
Processo de enchimento de eletrólito irracional:O processo de enchimento normalmente envolve (desenho a vácuo - enchimento primário - em pé - pré-carregamento - desenho a vácuo - enchimento secundário). Se a pressão negativa do vácuo for muito alta ou a velocidade for muito rápida, pode facilmente causar a separação entre o separador e os eletrodos. Além disso, o gás é gerado após o pré--carregamento, e a extração de vácuo durante o enchimento secundário pode remover esse gás e algum eletrólito. Quando o gás é extraído, ele pode formar canais, causando também rugas visíveis.
Infiltração incompleta de eletrólitos:Se o eletrólito não se infiltrar totalmente, deixando áreas secas, lacunas ou bolhas entre os eletrodos e o separador, poderá ocorrer facilmente enrugamento durante a extração a vácuo.
Defeitos na superfície do eletrodo:Defeitos inerentes aos eletrodos (como saliências, depressões, etc.) podem facilmente afetar a forma como o separador se adapta a eles, causando enrugamento.
III. Soluções para enrugamento do separador:
As soluções estão frequentemente relacionadas às causas e incluem a melhoria das propriedades fundamentais do separador e a melhoria dos processos de enrolamento, prensagem a quente, cozimento e enchimento de eletrólitos. Explore nossolinha de produção de bateriasoluções para processos otimizados.
Ao prolongar o tempo de infiltração e aumentar adequadamente a temperatura de infiltração (por exemplo, infiltração a 45 graus), o estado de infiltração ideal para os eletrodos pode ser alcançado.
Além disso, além das melhorias no processo, o uso de separadores revestidos pode resolver efetivamente o problema de enrugamento. Por exemplo, separadores com revestimento-de PVDF unilateral melhoram significativamente a adesão após a prensagem a quente, eliminando ou reduzindo completamente as rugas. Saiba mais sobre nosso avançadomaterial da bateriaofertas, incluindo separadores revestidos.
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