Lithiumbatteri separatorfungerer som en beskyttende barriere mellem de positive og negative elektroder, der leder ioner, men ikke elektroner. I den ideelle tilstand efter elektrolytfyldning og -dannelse skal separatoren opretholde fuldstændig og flad kontakt med elektroderne. Men når vi skiller batterier ad, oplever vi ofte kraftige rynker på separatoren. (Dette kan også tydeligt observeres gennem rynkning af den negative elektrode).
Nedenfor diskuterer vi separator-rynkning i tre aspekter: farerne, årsagerne og løsningerne.
I. Farer ved rynkning af separator:
Øget indre modstand:Den mikroporøse struktur af separatoren er beskadiget ved de rynkede områder, hvilket hindrer lithium-iontransportveje. Dette øger den indre modstand med 15 %-30 %, hvilket reducerer opladnings-afladningseffektiviteten markant.
Kapacitet fade:Ujævn elektrolytinfiltration i rynkede områder fører til nedsat udnyttelse af aktive materialer. Eksperimentelle data fra et bestemt NMC-katodebatteri viste en kapacitetsfadehastighed på op til 8 % pr. 100 cyklusser.
Lithiumdendritvækst og kortslutningsrisiko:Rynkning forårsager lokaliserede stigninger i strømtæthed, hvilket øger sandsynligheden for lithiumdendritvækst på grafitanodeoverfladen og øger risikoen for kortslutninger.
II. Årsager til separator-rynkning:
Materiale defekter:Separatorer med overfladeruhed > 0,3μm (standard Ra-værdi 0,1-0,3μm) eller trækstyrke < 300MPa er mere tilbøjelige til at rynke.
Procesfejl: Excessive winding tension fluctuations (exceeding±3% where the standard requires±1%) lead to uneven roll tightness. Other issues include excessive oven temperature gradients (>5 grader, hvor den tilladte værdi er mindre end eller lig med 2 grader).
Urimelig varmpresningsproces:Forkerte indstillinger for varmpresningsparametrene - tryk, temperatur, tid - resulterer i dårlig elektroderulleformning.
Urimelig elektrolytpåfyldningsproces:Fyldningsprocessen involverer typisk (vakuumtrækning - primær påfyldning - stående - for-opladning - vakuumtrækning - sekundær påfyldning). Hvis vakuumundertrykket er for højt eller hastigheden er for høj, kan det nemt forårsage adskillelse mellem separator og elektroder. Desuden dannes der gas efter for-opladning, og vakuumtrækningen under sekundær påfyldning kan fjerne både denne gas og noget elektrolyt. Når gas udvindes, kan det danne kanaler, hvilket også fører til synlige rynker.
Ufuldstændig elektrolytinfiltration:Hvis elektrolytten ikke infiltrerer fuldstændigt og efterlader tørre områder, huller eller bobler mellem elektroderne og separatoren, kan der let opstå rynker under vakuumtrækning.
Elektrodeoverfladedefekter:Iboende defekter på elektroderne (såsom fremspring, fordybninger osv.) kan nemt påvirke, hvor godt separatoren tilpasser sig dem, hvilket fører til rynker.
III. Løsninger til separatorrynkning:
Løsningerne er ofte relateret til årsagerne og omfatter forbedring af separatorens grundlæggende egenskaber og forbedring af viklings-, varmpresnings-, bagnings- og elektrolytpåfyldningsprocesserne. Udforsk voresbatteri produktionslinjeløsninger til optimerede processer.
Ved at forlænge infiltrationstiden og passende øge infiltrationstemperaturen (f.eks. infiltration ved 45 grader), kan den optimale infiltrationstilstand for elektroderne opnås.
Ud over procesforbedringer kan brugen af coatede separatorer desuden effektivt løse problemet med rynker. For eksempel forbedrer separatorer med enkelt- PVDF-belægning væsentligt vedhæftningen efter varmpresning, hvilket helt fjerner eller reducerer rynker. Lær mere om vores avanceredebatterimaterialetilbud, herunder coatede separatorer.
TOB NY ENERGI har specialiseret sig i at levere omfattende batterilinjeløsninger, fra pilot- og forskningslinjer til masseproduktion. Vi tilbyder skræddersyet udstyr, avanceret teknisk support og et komplet udvalg af materialer af høj-kvalitet for at hjælpe dig med at optimere dine batteriproduktions- og forskningsprocesser, og håndtere udfordringer som separator-rynkning effektivt.
