1. Vpliv postopka nanašanja prevleke na delovanje litijevih baterij
Polarni premaz se na splošno nanaša na postopek enakomernega premazovanja mešane brozge na zbiralnik toka in sušenja organskih topil v brozgi. Učinek prevleke pomembno vpliva na kapaciteto baterije, notranjo upornost, življenjsko dobo cikla in varnost, kar zagotavlja enakomerno prevleko plošč elektrod. Izbira metod nanašanja in kontrolnih parametrov pomembno vpliva na delovanje litij-ionskih baterij, kar se kaže predvsem v:
1) Nadzor temperature sušenja premaza: Če je temperatura sušenja med nanašanjem prenizka, ne more zagotoviti popolnega sušenja elektrode. Če je temperatura previsoka, lahko povzroči razpoke, luščenje in druge pojave na površinskem premazu elektrode zaradi hitrega izhlapevanja organskih topil znotraj elektrode;
2) Površinska gostota prevleke: Če je površinska gostota prevleke prenizka, zmogljivost baterije morda ne bo dosegla nazivne zmogljivosti. Če je površinska gostota prevleke previsoka, lahko povzročimo izgubo sestavin. V hudih primerih, če je kapaciteta pozitivne elektrode presežna, se lahko zaradi izločanja litija oblikujejo litijevi dendriti in predrejo separator baterije, kar povzroči kratek stik in ogrozi varnost;
3) Velikost prevleke: Če je velikost prevleke premajhna ali prevelika, lahko povzroči, da pozitivna elektroda v bateriji ni popolnoma prekrita z negativno elektrodo. Med postopkom polnjenja se litijevi ioni vgradijo iz pozitivne elektrode in se premaknejo v elektrolit, ki ni popolnoma prekrit z negativno elektrodo. Dejanske zmogljivosti pozitivne elektrode ni mogoče učinkovito izkoristiti, v hudih primerih pa se lahko znotraj baterije tvorijo litijevi dendriti, ki lahko zlahka predrejo ločilo in povzročijo poškodbe notranjega tokokroga baterije;
4) Debelina prevleke: Če je debelina prevleke pretanka ali predebela, bo to vplivalo na poznejši postopek valjanja elektrod in ne more zagotoviti doslednosti delovanja elektrod baterije.
Poleg tega je prevleka elektrod zelo pomembna za varnost baterij. Pred premazovanjem je treba opraviti delo 5S, da zagotovite, da se med postopkom premazovanja v elektrodo ne primešajo delci, ostanki, prah itd. Če se vanjo pomešajo smeti, lahko povzročijo mikro kratke stike v bateriji, v hudih primerih pa lahko povzročijo požar in eksplozijo baterije.
2. Izbira opreme za nanašanje premazov in postopka nanašanja premazov
Splošni postopek premazovanja vključuje: odvijanje → spajanje → vlečenje → nadzor napetosti → premaz → sušenje → korekcija → kontrola napetosti → korekcija → navijanje in drugi postopki. Postopek premazovanja je kompleksen in na učinek premazovanja vpliva tudi veliko dejavnikov, kot so natančnost izdelave opreme za premazovanje, gladkost delovanja opreme, nadzor dinamične napetosti med postopkom premazovanja, velikost zraka. pretok med postopkom sušenja in krivuljo nadzora temperature. Zato je izbira ustreznega premaznega postopka izjemno pomembna.
Na splošno je treba pri izbiri metode premazovanja upoštevati več dejavnikov, vključno s številom slojev, ki jih je treba premazati, debelino mokrega premaza, reološkimi lastnostmi tekočine za premazovanje, zahtevano natančnostjo premazovanja, nosilcem ali substratom premaza, in hitrost nanašanja premaza.
Poleg zgoraj navedenih dejavnikov je treba upoštevati tudi specifično situacijo in značilnosti prevleke elektrod. Značilnosti prevleke elektrode litij-ionske baterije so: ① dvostranski enoslojni premaz; ② Mokra prevleka gošče je razmeroma debela (100-300 μ m); ③ Gnojnica je nenewtonska tekočina z visoko viskoznostjo; ④ Zahteva po natančnosti za premaz s polarnim filmom je visoka, podobno kot pri premazu s filmom; ⑤ Nosilec premaza je sestavljen iz aluminijaste folije in bakrene folije z debelino 10-20 μ m; ⑥ V primerjavi s hitrostjo premazovanja filma hitrost premazovanja polarizatorja ni visoka. Ob upoštevanju zgornjih dejavnikov na splošno laboratorijska oprema uporablja vrsto strgala, potrošniške litij-ionske baterije večinoma uporabljajo vrsto prenosa prevleke v valju, električne baterije pa večinoma uporabljajo metodo ekstrudiranja z režami.
Prevleka s strgalom: Substrat iz folije gre skozi premazni valj in se neposredno dotakne rezervoarja za gnojevko. Odvečno brozgo nanesemo na podlago iz folije. Ko substrat prehaja med premazni valj in strgalo, reža med strgalom in substratom določa debelino premaza. Hkrati se odvečna gnojevka postrga in zavrže, tako da na površini substrata nastane enakomeren premaz. Glavne vrste strgal so strgala z vejico. Strgalo z vejico je eden ključnih sestavnih delov glave za nanašanje premazov. Običajno je strojno obdelan vzdolž generatrise na površini krožnega valja, da se oblikuje vejici podoben rob. To strgalo ima visoko trdnost in trdoto ter je enostavno nadzorovati količino in natančnost premaza. Primeren je za gošče z visoko vsebnostjo trdnih snovi in visoko viskoznostjo.
Vrsta prenosa premaza z valjčkom: Valjček za premazovanje se vrti, da poganja gnojevko, količina prenosa gnojevke pa se prilagaja skozi režo med strgalom za vejice. Zmes se prenese na podlago z vrtenjem zadnjega valja in valja za premazovanje. Postopek je prikazan na sliki 2. Prenosni premaz z valjčnim premazom vključuje dva osnovna procesa: (1) vrtenje premaznega valja poganja gnojevko skozi režo med merilnima valjema in tvori določeno debelino sloja gnojevke; (2) Določena debelina sloja gnojevke se prenese na folijski material z vrtenjem premaznega valja in zadnjega valja v nasprotnih smereh, da se oblikuje premaz.
Prevleka z ekstruzijo z režami: Kot natančna tehnologija mokrega premazovanja, kot je prikazano na sliki 3, je načelo delovanja, da se premazna tekočina ekstrudira in razprši vzdolž rež kalupa za premaz pod določenim pritiskom in pretokom ter prenese na substrat. V primerjavi z drugimi metodami premazovanja ima številne prednosti, kot so hitra hitrost premazovanja, visoka natančnost in enakomerna mokra debelina; Sistem premazovanja je zaprt, kar lahko prepreči vstop onesnaževal med postopkom premazovanja. Stopnja izkoriščenosti gnojevke je visoka, lastnosti gnojevke pa se lahko ohranijo stabilne. Hkrati je mogoče nanesti več plasti premaza. Prilagodi se lahko različnim razponom viskoznosti in vsebnosti trdnih snovi v gnojevki ter ima večjo prilagodljivost v primerjavi s postopkom prenosnega premaza.
3. Napake prevleke in vplivni dejavniki
Zmanjšanje napak na prevleki, izboljšanje kakovosti prevleke in izkoristka ter zmanjšanje stroškov med postopkom prevleke so pomembni vidiki, ki jih je treba preučiti pri tehnologiji prevleke. Pogoste težave pri postopku premazovanja vključujejo debelo glavo in tanek rep, debele robove na obeh straneh, koničaste temne lise, grobo površino in izpostavljeno folijo. Debelino glave in repa je mogoče prilagoditi s časom odpiranja in zapiranja ventila za prevleko ali prekinitvenega ventila. Težavo debelih robov je mogoče izboljšati z vidika lastnosti gnojevke, prilagoditve reže prevleke, hitrosti pretoka brozge itd. Površinsko hrapavost, neravnine in proge je mogoče izboljšati s stabilizacijo materiala folije, zmanjšanjem hitrosti in prilagoditvijo kota zračnega noža.
Substrat - Gnojnica
Razmerje med osnovnimi fizikalnimi lastnostmi gnojevke in premaza: V dejanskem procesu ima viskoznost gnojevke določen vpliv na učinek premaza. Viskoznost pripravljene brozge se spreminja glede na surovine elektrod, razmerje brozge in vrsto izbranega veziva. Ko je viskoznost gošče previsoka, premazovanja pogosto ni mogoče izvajati neprekinjeno in stabilno, vpliva pa tudi na učinek premaza.
Enotnost, stabilnost, učinki robov in površine premazne tekočine so neposredno določeni z reološkimi lastnostmi premazne tekočine, s čimer neposredno določajo kakovost premaza. Teoretično analizo, eksperimentalne tehnike premazovanja, tehnike končnih elementov dinamike tekočin in druge raziskovalne metode je mogoče uporabiti za preučevanje okna premazovanja, ki se nanaša na območje delovanja postopka, ki lahko doseže stabilno prevleko in pridobi enakomerno prevleko.
Podlaga - bakrena in aluminijasta folija
Površinska napetost: Površinska napetost bakrene aluminijaste folije mora biti višja od napetosti premazane raztopine, sicer se bo raztopina težko gladko razporedila po substratu, kar bo povzročilo slabo kakovost premaza. Eno od načel, ki mu je treba slediti, je, da mora biti površinska napetost raztopine, ki jo premazujemo, 5 dynov/cm nižja od napetosti podlage, čeprav je to le grobo. Površinsko napetost raztopine in substrata je mogoče prilagoditi s prilagoditvijo formule ali površinske obdelave substrata. Meritev površinske napetosti za oba bi morala biti vključena tudi kot predmet preskušanja kontrole kakovosti.
Enakomerna debelina: Pri postopkih, podobnih premazovanju s strgalom, lahko neenakomerna debelina po substratu povzroči neenakomerno debelino premaza. Ker je v procesu premazovanja debelina premaza nadzorovana z režo med strgalom in podlago. Če je v prečni smeri manjša debelina podlage, bo skozi to območje prešlo več raztopine in bo debelina nanosa debelejša, in obratno. Če opazujemo nihanje debeline substrata z merilnika debeline, bo tudi končno nihanje debeline filma pokazalo enako odstopanje. Poleg tega lahko stransko odstopanje debeline povzroči tudi napake v navitju. Da bi se izognili takšnim napakam, je pomembno nadzorovati debelino surovin
Statična elektrika: Na liniji za nanos nastane veliko statične elektrike na površini podlage med odvijanjem in prehodom skozi valj. Ustvarjena statična elektrika lahko zlahka adsorbira zrak in plasti pepela na valju, kar povzroči napake na premazu. Med postopkom praznjenja lahko statična elektrika povzroči tudi elektrostatične napake na površini prevleke, kar je resneje, lahko celo povzroči požar. Če je vlaga pozimi nizka, bo problem statične elektrike na liniji za nanašanje premaza izrazitejši in hujši. Najučinkovitejši način za zmanjšanje takšnih napak je vzdrževanje čim višje vlažnosti v okolju, ozemljitev nanosne linije in namestitev nekaterih antistatičnih naprav.
Čistoča: Nečistoče na površini substrata lahko povzročijo fizične napake, kot so udarci, umazanija itd. Zato je treba v proizvodnem procesu substrata dobro nadzorovati čistost surovin. Spletni čistilni valji za film so razmeroma učinkovita metoda za odstranjevanje nečistoč s podlage. Čeprav vseh nečistoč na membrani ni mogoče odstraniti, lahko učinkovito izboljša kakovost surovin in zmanjša izgube.
4. Karta napak elektrod litijeve baterije
【1】 Napake mehurčkov v prevleki negativne elektrode litij-ionskih baterij
【2】 Luknjica
【3】 Praske
【4】 Debel rob
【5】 Zbrani delci na površini negativne elektrode
【6】 Zbrani delci na površini pozitivne elektrode
【7】 Polarna razpoka vodnega sistema
【8】 Površinsko krčenje polarizatorja
【9】 Praske na površini polarizatorja
【10】 Nanesite navpične črte
【11】 Valjajoče se razpoke na delno posušenem območju polarizatorja
【12】 Gube na robu polarizacijskega valja
【13】 Prevleka za rezanje negativne elektrode in ločevanje folije
【14】 Polar brusilniki za rezanje rezin
【15】 Polarni rezinski valoviti rob
5. Enakomernost premaza
Tako imenovana enakomernost premaza se nanaša na doslednost debeline premaza ali porazdelitve lepila znotraj površine premaza. Boljša ko je doslednost debeline nanosa ali količine lepila, boljša je enakomernost nanosa in obratno. Ne obstaja enoten merilni indeks za enakomernost premaza, ki bi ga lahko izmerili z odstopanjem ali odstotkom odstopanja debeline premaza ali količine lepila na vsaki točki na določenem območju glede na povprečno debelino premaza ali količino lepila na tem območju ali z razlika med največjo in najmanjšo debelino nanosa ali količino lepila na določenem območju. Debelina nanosa je običajno izražena v µm.
Enakomernost premaza se uporablja za oceno splošnega stanja premaza na območju. Toda pri dejanski proizvodnji običajno bolj skrbimo za enakomernost v vodoravni in navpični smeri podlage. Tako imenovana stranska enakomernost se nanaša na enakomernost v smeri širine premaza (ali stranski smeri stroja). Tako imenovana vzdolžna enakomernost se nanaša na enakomernost v smeri dolžine nanosa (ali smeri potovanja substrata).
Obstajajo pomembne razlike v obsegu, vplivnih dejavnikih in metodah nadzora horizontalnih in vertikalnih napak pri nanašanju lepila. Na splošno velja, da večja kot je širina podlage (ali prevleke), težje je nadzorovati stransko enakomernost. Na podlagi dolgoletnih praktičnih izkušenj pri nanašanju premazov, ko je širina podlage pod 800 mm, je običajno enostavno zagotovljena stranska enakomernost; Ko je širina podlage med 1300-1800 mm, je stransko enakomernost pogosto mogoče dobro nadzorovati, vendar je to težko in zahteva precejšnjo raven strokovnega znanja; Ko je širina podlage nad 2000 mm, je zelo težko nadzorovati stransko enakomernost in le nekaj proizvajalcev to lahko dobro obvlada. Ko se proizvodna serija (tj. dolžina premaza) poveča, lahko postane vzdolžna enakomernost večji izziv ali težava kot prečna enakomernost.