Efecto y método de control del rebote del espesor del electrodo de la batería de litio en la producción de la batería de litio

En el proceso de producción de baterías de iones de litio, la fabricación de electrodos pertenece a la etapa anterior y ocupa un lugar importante en todo el proceso. La calidad del electrodo está relacionada con el proceso de ensamblaje intermedio de la batería de litio y también afecta el rendimiento electroquímico del segmento posterior y la batería de litio.

En la producción real, a veces se encuentra que después de unas pocas horas o después de otros procesos, el grosor del poste aumenta en comparación con el grosor del poste después de la presión del rodillo. Este es el rebote del poste. El electrodo se encuentra en diferentes etapas y las razones de su rebote de espesor (como rebote de presión de rodillo, rebote en seco, rebote de carga y descarga, etc.) son diferentes. La razón más fundamental es que la elección de la densidad de compactación no es razonable.

I . el rebote de la película

En el proceso de producción de baterías de iones de litio, la fabricación de electrodos pertenece a la etapa anterior y ocupa un lugar importante en todo el proceso. La calidad del electrodo está relacionada con el proceso de ensamblaje intermedio de la batería de litio y también afecta el rendimiento electroquímico del segmento posterior y la batería de litio.

La fabricación de la pieza polar se compone principalmente de preparación de lechada, material vivo revestido del colector de corriente, laminación de la pieza polar y corte longitudinal de la pieza polar. El lodo de la batería de litio uniformemente disperso se recubre sobre el colector de corriente del electrodo positivo y negativo papel de aluminio o papel de cobre a través de un tipo de extrusión de hendidura o un cabezal de recubrimiento de transferencia de cantidad predictiva, y se seca en un horno en diferentes etapas de temperatura para eliminar el exceso en el estiércol líquido. La primera pieza polar del electrodo de batería de litio está formada por humedad o disolvente NMP.

La porosidad inicial de la pieza de electrodo revestida es alta y su adherencia es baja. Tiene desventajas como la infiltración de electrolitos, una gran resistencia al contacto entre partículas de material vivo y una fácil separación del líquido de los materiales vivos durante el uso de baterías de litio, lo que afecta seriamente el rendimiento electroquímico de las baterías de litio. Tocar. Por lo tanto, una vez completado el recubrimiento, el electrodo debe pasar por el proceso de presión del rodillo para mejorar su rendimiento.

Desde el recubrimiento hasta el laminado, la pieza polar se somete a un proceso de adelgazamiento de grueso a grande y disminución de la porosidad. Las almohadillas de electrodos que esperamos se basan en la morfología de las partículas de material activo positivas y negativas, con una porosidad adecuada y una mínima resistencia de contacto interfacial. Significa que, sobre la base de lo anterior, cuanto más delgado sea el grosor de la pieza polar, mejor. Sin embargo, en la producción real, a veces la pieza polar se encuentra después de unas horas o después de otros procesos, el grosor de la pieza polar es mayor que después del laminado. Ha aumentado el grosor de la hoja, que es el rebote de la pieza polar. Las piezas polares se encuentran en diferentes etapas y las razones del rebote del grosor (como rebote del rollo, rebote en seco, rebote de carga y descarga, etc.) son diferentes, y la razón más fundamental es que la selección de la densidad de compactación no es razonable. .

En circunstancias normales, los proveedores de materias primas proporcionarán un rango de densidad máxima de compactación para las empresas de baterías de litio. Este rango de densidad de compactación se basa en parámetros como la densidad real, la composición del material y la dureza del material. No es correcto seleccionar una densidad de compactación demasiado grande o demasiado pequeña. La densidad de compactación es alta en la porosidad del electrodo pequeño, el contacto entre las partículas de material vivo no es cercano y la resistencia interna de la batería afecta el rendimiento electroquímico de la batería de litio. Una densidad de compactación demasiado grande puede dañar la estructura del material vivo, no hay suficiente espacio entre las partículas, la fuerza de repulsión interna es demasiado grande y el espesor rebota después de la presión del rodillo.

II. La influencia de la polarización en la producción de baterías de litio

También es normal que el espesor de la película rebote ligeramente después de la presión del rodillo, pero si el valor de rebote es grande, puede afectar el empaque del núcleo y el rendimiento de la batería en la sección central. Después de la presión del rodillo, el electrodo continuará rebotando después de 1-2 H, después de lo cual el valor de espesor tenderá a estabilizarse. Además de considerar el cambio de espesor del poste medio estacionario después de la presión del rodillo, el poste también tendrá un cambio en el valor de rebote después del horneado. Después de que se encapsula la cubierta del núcleo o la película de plástico de aluminio, después de que el electrolito se inyecta hacia adentro, con la infiltración del electrolito, la molécula de solvente ingresa al vacío de la partícula del electrodo y ocupa el espacio interno del electrodo, lo que resulta en un aumento en el volumen del electrodo. También conducirá a un aumento del grosor total. Durante el uso de baterías de litio, debido a la descomposición de electrolitos para producir gas y la expansión de las láminas de electrodos desembebidas de iones de litio, el grosor total de la batería puede exceder el valor de diseño de la batería y pueden aparecer paquetes de tambor. causando problemas de seguridad.

III. Métodos para controlar el rebote de la película polar.

1. Elija una densidad de compactación razonable

Para el rebote polar, seleccione el valor de densidad de compactación adecuado. Solo seleccionando el valor de densidad de compactación apropiado se pueden considerar las propiedades electroquímicas de la batería y el grosor de la batería. Por ejemplo, se utilizan tres tipos de tabletas polares positivas de densidad de compactación, que son densidad de compactación polar A de 3,75 g / cc, densidad de compactación polar B de 3,85 g / cc y densidad de compactación polar C de 3,95 g / cc. Después de secar y precargar, se prueba el grosor del electrodo en la posición correspondiente y se calcula la tasa de rebote del grosor del electrodo en relación con la presión del rodillo.

Con el aumento de la densidad compacta del electrodo, el espesor de rebote del electrodo antes de la precarga es mayor. Aunque a una densidad de compactación más baja (3,75 g / cc), la tasa de rebote del espesor antes de la precarga después del horneado es mínima, del 2,33%. Sin embargo, después de la precarga, la tasa de rebote del espesor del polo A excede la del polo B. Durante el proceso de precarga, los iones de litio se eliminan del material del electrodo positivo y se incrustan en el electrodo negativo a través del electrolito. Para el electrodo C, el contacto entre las partículas es estrecho, la infiltración del electrolito es más difícil y el ión de litio no se puede eliminar con éxito del electrodo positivo al material del electrodo negativo incrustado durante la precarga. Al mismo tiempo, hay rechazo de tensión entre las partículas, por lo que la tasa de rebote del electrodo C. La más alta. Para el electrodo A de densidad compactada demasiado pequeña, debido al hecho de que las partículas en A no están en contacto estrecho entre sí, la porosidad es grande y el electrolito entra en el espacio entre los electrodos, lo que hace que el grosor del electrodo se expanda. Por lo tanto, elegir la densidad de compactación adecuada es fundamental.

2. Mejorar el proceso de presión de los rodillos

La mejor densidad de compactación del material vivo se confirmó mediante la prueba de las propiedades electroquímicas de la batería de litio. Después de eso, es necesario mejorar la precisión de la presión del rodillo del proceso de presión del rodillo para asegurar que el valor de diseño experimental y el valor real de la presión del rodillo sean consistentes. Para mejorar la precisión de la presión del rodillo y reducir el valor de rebote de la placa polar, uno es utilizar la segunda presión del rodillo y el otro es utilizar el proceso de laminado en caliente.

En el proceso de producción de baterías de litio, debido a la presión relativamente rápida del rodillo, las propiedades de rebote de los diferentes materiales también son diferentes. La presión de un rodillo a menudo no puede cumplir con los requisitos de espesor, densidad de compactación y calidad del electrodo. La segunda presión del rodillo puede mejorar efectivamente la precisión de la presión del rodillo. problema. En general, la presión del rodillo secundario debe realizarse en la sala de secado después de 2 horas de presión del rodillo. El intervalo de 2 horas es para asegurar que el electrodo tenga una deformación elástica suficientemente prolongada y permanezca en un estado estable.

El proceso de laminación en caliente de la placa también es una de las soluciones efectivas para reducir el rebote de la placa. Los principales objetivos del proceso de laminación en caliente son:

1 Elimine la humedad del poste;

2Para reducir la tasa de rebote del material de la superficie después del laminado, el laminado en caliente puede reducir el rebote del electrodo en aproximadamente un 50%;

3 La tensión interna del electrodo se reduce, ya que cuando se realiza el proceso de corte o corte de membrana, el electrodo suele producir serpentina, volteo y otros fenómenos indeseables debido a la liberación de tensión interna;

4 Debido a que el adhesivo en el material de la batería está en estado fundido durante el laminado en caliente del electrodo, puede mejorar la adhesión entre el material activo y el fluido colector. De lo contrario, la capa de membrana puede desprenderse fácilmente y desprenderse del polvo cuando se presiona el rodillo.

5 para reducir la resistencia a la deformación del electrodo de la batería, de modo que no se destruya la estructura del material activo en el electrodo, lo que favorece la mejora del índice de absorción del material activo.

Hay dos formas principales de tecnología de laminación en caliente, una es calentar el electrodo y presionarlo a través del rodillo. El electrodo se calienta a 180 grados Celsius antes de la presión del rodillo y luego se enrolla. El espesor del electrodo se puede controlar a ± 2 micrones. Otra forma es calentar el rodillo de la prensa de rodillos para realizar la presión del rodillo. Este tipo de tecnología de laminado en caliente debe tener en cuenta la distribución de temperatura en el rodillo y el problema del calentamiento del rodillo.

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