Каковы распространенные дефекты при каландировании электродов литий-ионных аккумуляторов?

Подробный анализ 12 проблем, их причин и мер по улучшению.

Каландрирование – это основной процесс производства электродов литий-ионных аккумуляторов, от которого напрямую зависит плотность энергии, срок службы и безопасность элемента аккумуляторной батареи. В реальном производстве после каландрирования могут легко возникнуть различные дефекты из-за таких факторов, как оборудование, параметры процесса и материалы. В этой статье, основанной на технических данных «Экспертов по литий-ионным- аккумуляторам» (Lidianpai), систематически излагаются критерии идентификации и меры контроля 12 типов распространенных дефектов, а также предоставляются рекомендации по оптимизации процессов на-площадке.

Поломка полосы является наиболее серьезной поломкой при каландрировании, вызванной, главным образом, пятью основными факторами риска:

1. Твердые частицы/примеси:Они прокалывают фольгу, проявляясь в виде ярких пятен, обнаруженных ПЗС-матрицей, точечных отверстий в фольге или вмятин на поверхности валика. Меры контроля включают строгий контроль чистоты покрытия и проведение микроскопического контроля первого изделия.

2. Внезапные изменения толщины/плотности площади:Чрезмерное напряжение возникает на переходе между толстым и тонким сечениями; проблемы включают отклонения толщины онлайн, превышающие ± 2 мкм, всплески на кривой поверхностной плотности и микро-трещины в местах пористости. Это необходимо для стабилизации качества покрытия и устранения колебаний толщины.

3. Потеря контроля давления в замкнутом-контуре:Мгновенные скачки давления, превышающие 15 %, или увеличенное отклонение зазора между роликами. Должны быть подобраны соответствующие линейные нагрузки, а кривые давления контролируются с помощью сигналов тревоги, установленных для нарушений предельных значений.

4. Колебания напряжения:Колебания, превышающие ±5%, частые коррекции EPC (Edge Position Control) или неравномерная намотка. Натяжение по всей линии должно быть стабилизировано и реализована связанная защита от замедления.

5. Прилипание/повреждение материала поверхности ролика:Периодические дефекты на электроде (расстояние равно окружности ролика) или царапины на поверхности ролика. Требуется регулярная очистка поверхности роликов и установление стандартов проверки и замены.

ACEY-MRP100Lкаландровая машина для электродовв основном подходит для ручной прокатки аккумуляторных материалов в лаборатории. Он особенно подходит для утончения и увеличения плотности полюсных пластин литиевых батарей из экологически чистых энергетических материалов. Эта машина использует зубчатую передачу для прессования валков, толщину прокатки можно регулировать, и она проста в использовании.

Roller adhesion leads to coating transfer and strip breakage; the primary causes are excessive residual solvent (>0,5%) или недостаточное высыхание. Критерии идентификации включают потертости на поверхности электрода, скопления материала на ролике и липкое покрытие. Меры контроля включают оптимизацию температурного градиента печи для строгого контроля уровня остаточного растворителя до уровня менее или равного 0,3%; использование горячего каландрирования (85–110 градусов) для смягчения связующего; снижение скорости каландрирования для снижения силы отрыва; и регулярная чистка поверхности роликов.

Отклонение толщины может вызвать проблемы с литиевым покрытием и намоткой. Поперечная неровность часто бывает вызвана неравномерностью покрытия или несбалансированными зазорами между валками; продольная неравномерность обычно возникает из-за дрейфа плотности поверхности или эксцентриситета крена. Обнаружение: онлайн-показания толщиномера превышают поперечные/продольные допуски; автономная выборка, показывающая чрезмерное отклонение. Контроль: уделить первоочередное внимание проверке процесса нанесения покрытия; активируйте AGC (автоматическое управление калибром) для замкнутого-контроля толщины; регулярно калибровать соосность валков; строго контролировать поступающий материал на наличие волнистых краев.

Уровень упругости, превышающий или равный 5%, является ненормальным и легко приводит к неравномерной намотке. Основными причинами являются снятие напряжения с материала и недостаточная сушка. Меры контроля включают оптимизацию рецептуры для снижения нагрузки, продление времени высыхания для полного удаления влаги и строгий контроль допусков по толщине покрытия.

Часто возникает из-за толстых кромок покрытия или не-непараллельных валков. Для предотвращения необходим трапециевидный переход на кромке покрытия и регулярная калибровка параллельности валков.

Область с покрытием удлиняется, а область без покрытия (поля) остается неизменной; лишняя длина образует волны. Причины: Чрезмерная плотность уплотнения, малый диаметр валка или несоответствие натяжения. Профилактика: оптимизируйте расчет плотности уплотнения, выбирайте валки большого-диаметра, сопоставляйте натяжение вверх и вниз по потоку и проверяйте пороговые значения волнистости во время первой-проверки изделия.

Алюминиевая фольга имеет плохую пластичность (разница деформаций между участками с покрытием и без покрытия составляет 0,5–1,2%); хотя на производительность это не влияет, влияет на контроль качества. Предотвращение: используйте IHA (индукционный нагрев) для предварительного-растягивания катода (уменьшая разницу деформации до<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.

Невыполнение целевых показателей плотности уплотнения напрямую снижает плотность энергии. Основные причины: Недостаточное давление или слишком твердый материал. Меры борьбы: Согласовать давление с типом материала (150–250 кН/м для NCM; 200–300 кН/м для LFP); контроль размера катодных частиц (D50=8–12 мкм); обязать проверять плотность уплотнения для первой установки и проводить выборочные проверки каждые 2 часа.

Концентрация краевых напряжений приводит к высыпанию порошка или поломке полосы. Профилактика/контроль: используйте градиентное давление (предварительное-сжатие при 80–100 кН/м с последующим основным сжатием); реализовать трапециевидный переход на краю покрытия; поднять температуру валика до 40–60 градусов, чтобы материал стал мягче; Проверьте состояние кромки первой единицы каждого рулона.

Вызвано посторонними веществами во время нанесения покрытия или чрезмерным давлением каландрирования; влияет на безопасность. Контроль: Строго контролировать колебания плотности площади покрытия и предотвращать загрязнение посторонними веществами; избегать превышения давления каландрирования пределов материала; выполнить полный-визуальный осмотр поверхности первого блока; используйте микроскопию с большим-увеличением, чтобы обнаружить-проблемы и трещины.

Причиной является прилипание инородных тел к поверхности ролика или повреждение поверхности (шероховатость Ra > 0,2 мкм). Меры борьбы: Перед каландрированием очистите поверхности валков безводным этанолом; регулярно перетачивайте или заменяйте ролики; осматривать поверхности роликов до и во время смены; немедленно остановите машину при обнаружении периодических меток.

Вызывается износом поверхности роликов, чрезмерным зазором подшипника или неравномерной толщиной поступающего материала, что приводит к проскальзыванию электродного листа. Меры борьбы: Регулярно заменяйте изношенные ролики и подшипники; строго контролировать стабильность толщины поступающих материалов; стандартизировать операции и запретить произвольную настройку параметров; при обнаружении смещения толщины немедленно исследуйте поверхности роликов и поступающие материалы.

О нас

Эйси Нью Энерджиспециализируется на исследованиях и производстве высококачественного-оборудования для литий-ионных аккумуляторов. Мы можем предоставить универсальное-решение для линии по производству литий-ионных аккумуляторов: цилиндрических, монетных и пакетных.