Quali sono i difetti più comuni nella calandratura degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio-?

Un'analisi dettagliata di 12 problemi, le loro cause e le misure di miglioramento

La calandratura è un processo fondamentale nella produzione degli elettrodi per batterie agli ioni di litio-, poiché determina direttamente la densità di energia, la durata del ciclo e la sicurezza della cella della batteria. Nella produzione effettiva, dopo la calandratura possono facilmente verificarsi diversi difetti dovuti a fattori quali attrezzature, parametri di processo e materiali. Basandosi sui dati tecnici di "Lithium-ion Battery Experts" (Lidianpai), questo articolo delinea sistematicamente i criteri di identificazione e le misure di controllo per 12 tipi di difetti comuni, fornendo un riferimento per l'ottimizzazione dei processi in loco.

La rottura del nastro è il guasto più grave nella calandratura, causato principalmente da cinque principali fattori di rischio:

1. Particelle dure/impurità:Questi perforano la lamina, manifestandosi come punti luminosi rilevati dal CCD, fori di spillo nella lamina o rientranze sulla superficie del rullo. Le misure di controllo includono la gestione rigorosa della pulizia del rivestimento e l'esecuzione di ispezioni microscopiche sul primo articolo.

2. Cambiamenti improvvisi di spessore/densità areale:Uno stress eccessivo si verifica nella transizione tra le sezioni spesse e sottili; i problemi includono deviazioni dello spessore online superiori a ±2μm, picchi nella curva di densità areale e micro-fessure nei siti di porosità. È necessario stabilizzare la qualità del rivestimento ed eliminare le fluttuazioni di spessore.

3. Perdita del controllo della pressione-a circuito chiuso:Picchi di pressione istantanei superiori al 15% o aumento della deviazione della distanza tra i rulli. È necessario abbinare i carichi lineari appropriati e monitorare le curve di pressione con allarmi impostati per le violazioni dei limiti.

4. Fluttuazioni di tensione:Fluttuazioni superiori a ±5%, frequenti correzioni EPC (Edge Position Control) o avvolgimento irregolare. La tensione su tutta la linea deve essere stabilizzata e deve essere implementata la protezione dalla decelerazione collegata.

5. Adesione/danno del materiale della superficie del rullo:Difetti periodici sull'elettrodo (la spaziatura è uguale alla circonferenza del rullo) o graffi sulla superficie del rullo. Sono necessarie una pulizia regolare della superficie del rullo e la definizione di standard di ispezione e sostituzione.

ACEY-MRP100Lcalandra per elettrodiè adatto principalmente per la laminazione manuale dei materiali delle batterie in laboratorio. È particolarmente adatto per assottigliare e aumentare la densità delle piastre polari delle batterie al litio di materiali ad energia pulita. Questa macchina adotta la trasmissione ad ingranaggi per realizzare la pressatura del rullo, lo spessore di laminazione può essere regolato ed è facile da usare.

Roller adhesion leads to coating transfer and strip breakage; the primary causes are excessive residual solvent (>0,5%) o asciugatura insufficiente. I criteri di identificazione includono segni di strappo sulla superficie dell'elettrodo, accumulo di materiale sul rullo e un rivestimento appiccicoso. Le misure di controllo includono l'ottimizzazione del gradiente di temperatura del forno per controllare rigorosamente i livelli di solvente residuo a meno o pari allo 0,3%; utilizzando la calandratura a caldo (85–110 gradi) per ammorbidire il legante; ridurre la velocità di calandratura per ridurre la forza di pelatura; e pulire regolarmente la superficie del rullo.

La deviazione dello spessore può causare difficoltà nella placcatura al litio e nell'avvolgimento. Le irregolarità trasversali sono spesso causate da un rivestimento irregolare o da spazi tra i rulli sbilanciati; l'irregolarità longitudinale di solito deriva dalla deriva della densità areale o dall'eccentricità del rollio. Rilevazione: letture online dello spessimetro che superano le tolleranze trasversali/longitudinali; campionamento offline che mostra una deviazione eccessiva. Controllo: dare priorità all'ispezione del processo di rivestimento; attivare AGC (Automatic Gauge Control) per il controllo dello spessore a circuito chiuso-; calibrare regolarmente la coassialità dei rulli; controllare rigorosamente il materiale in entrata per i bordi ondulati.

Un tasso di ritorno elastico maggiore o uguale al 5% è anomalo e porta facilmente ad un avvolgimento irregolare. Le cause principali sono il rilascio dello stress del materiale e un'asciugatura insufficiente. Le misure di controllo includono l'ottimizzazione della formulazione per ridurre lo stress, l'estensione del tempo di asciugatura per rimuovere completamente l'umidità e il controllo rigoroso delle tolleranze sullo spessore del rivestimento.

Spesso causato da bordi spessi del rivestimento o da rulli non-paralleli. La prevenzione richiede una transizione trapezoidale sul bordo del rivestimento e una calibrazione regolare del parallelismo dei rulli.

L'area rivestita si allunga mentre l'area non rivestita (margine) rimane invariata; la lunghezza in eccesso forma onde. Cause: densità di compattazione eccessiva, diametro ridotto del rullo o disadattamento della tensione. Prevenzione: ottimizza la progettazione della densità di compattazione, seleziona rotoli di-diametro grande, abbina la tensione a monte e a valle e verifica le soglie dei bordi ondulati durante l'ispezione del primo-articolo.

Il foglio di alluminio ha una scarsa duttilità (differenza di deformazione dello 0,5%–1,2% tra le aree rivestite e quelle non rivestite); mentre le prestazioni non sono influenzate, il controllo qualità lo è. Prevenzione: utilizzare l'IHA (riscaldamento a induzione) per pre-allungamento del catodo (riducendo la differenza di deformazione a<0.1%); use hot roll pressing at 60–100°C to improve aluminum foil ductility; for the anode, apply 3–5 layers of Teflon tape for adjustment.

Il mancato raggiungimento degli obiettivi di densità di compattazione riduce direttamente la densità energetica. Cause principali: pressione insufficiente o materiale eccessivamente duro. Misure di controllo: adattare la pressione al tipo di materiale (150–250 kN/m per NCM; 200–300 kN/m per LFP); controllare la dimensione delle particelle del catodo (D50=8–12 μm); imporre l'ispezione della densità compattata per la prima unità ed effettuare controlli a campione ogni 2 ore.

La concentrazione delle sollecitazioni sui bordi porta alla perdita di polvere o alla rottura delle strisce. Prevenzione/controllo: utilizzare la pressurizzazione gradiente (pre-compressione a 80–100 kN/m seguita dalla compressione principale); realizzare una transizione trapezoidale sul bordo del rivestimento; aumentare la temperatura del rullo a 40–60 gradi per ammorbidire il materiale; controllare le condizioni dei bordi sulla prima unità di ogni rotolo.

Causato da corpi estranei durante il rivestimento o da un'eccessiva pressione di calandratura; influisce sulla sicurezza. Controllo: controllare rigorosamente le fluttuazioni nella densità dell'area di rivestimento e prevenire la contaminazione da corpi estranei; evitare pressioni di calandratura superiori ai limiti del materiale; eseguire un'ispezione visiva-della superficie completa della prima unità; utilizza la microscopia ad alto ingrandimento-per individuare-la presenza di fori di spillo e crepe.

Causato da corpi estranei aderenti alla superficie del rullo o da danni superficiali (rugosità Ra > 0,2 μm). Controllo: pulire le superfici dei rulli con etanolo anidro prima della calandratura; riaffilare o sostituire regolarmente i rulli; ispezionare le superfici dei rulli prima e durante i turni; arrestare immediatamente la macchina se vengono rilevati segni periodici.

Causato dall'usura della superficie del rullo, dal gioco eccessivo dei cuscinetti o dallo spessore non uniforme del materiale in entrata, che porta allo slittamento del foglio dell'elettrodo. Controllo: Sostituire regolarmente rulli e cuscinetti usurati; controllare rigorosamente la stabilità dello spessore dei materiali in entrata; standardizzare le operazioni e vietare aggiustamenti arbitrari dei parametri; esaminare immediatamente le superfici dei rulli e i materiali in entrata se viene rilevata una deriva dello spessore.

Chi siamo

Acey Nuova Energiaè specializzata nella ricerca e nella produzione di apparecchiature-di fascia alta per batterie agli{{1}ioni di litio. Siamo in grado di fornire una soluzione- unica per la linea di produzione di batterie agli ioni di litio per batterie cilindriche, celle a bottone e celle a sacchetto.