Peta kerusakan internal sel belitan baterai litium

Peta kerusakan internal sel belitan baterai litium

Penggulungan adalah proses utama dalam proses pembuatan baterai litium-ion, yang menyatukan pelat dan pemisah elektroda positif dan negatif. Jika terjadi produk cacat, seluruh inti kumparan, termasuk pelat dan pemisah elektroda positif dan negatif, akan terbuang percuma. Tingkat hasil mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap biaya produksi baterai, dan juga mempengaruhi kinerja dan keamanan baterai.

Secara umum, peta cacat internal umum inti kumparan ditunjukkan pada gambar berikut, dan setiap peta mencakup pelat elektroda positif, diafragma, dan pelat elektroda negatif.

Gambar 1 Peta cacat internal inti kumparan

Diantaranya, baris pertama (a) merupakan pola normal tanpa cacat internal.

Foto ketiga pada baris kedua (b) menunjukkan adanya deformasi lentur pada pelat elektroda, yang mungkin disebabkan oleh tegangan yang tidak terkontrol dengan baik pada proses penggulungan dan pelat elektroda tertekuk. Cacat ini dapat menyebabkan banyak kerutan pada elektroda baterai selama ekspansi dan kontraksi berulang selama pengisian dan pengosongan, sehingga membatasi pemanfaatan kapasitas, dan dapat menyebabkan masalah seperti pengendapan litium.

Cacat pada baris ketiga (c) adalah adanya benda asing logam pada diafragma, yang mungkin masuk selama persiapan elektroda atau proses pengangkutan, seperti penggulungan elektroda, pemotongan, dan proses lainnya. Mungkin juga sisa-sisa foil dihasilkan oleh pemotongan potongan tiang proses penggulungan. Benda asing dari logam dapat menyebabkan korsleting mikro di dalam baterai, menyebabkan pelepasan muatan sendiri yang parah, dan menimbulkan bahaya keselamatan. Metode deteksi umum terutama mencakup pengujian resistansi tegangan pada isolasi inti baterai, pemantauan penuaan suhu tinggi, dan penilaian nilai k pelepasan mandiri dari produk yang tidak memenuhi syarat.

Masalah utama pada baris keempat (d) adalah lapisan yang tidak rata, termasuk dua ketebalan permukaan positif dan negatif yang berbeda, dan tidak ada lapisan di satu sisi. Cacat ini terutama disebabkan oleh proses pelapisan atau pelepasan lapisan pada saat proses preparasi elektroda. Umumnya, deteksi CCD diatur untuk proses penggulungan dan pemotongan pelat tiang, dan pelat tiang yang rusak ditandai untuk menghilangkan produk cacat selama proses penggulungan. Namun, tidak ada jaminan 100% penghapusan produk cacat. Jika situasi ini terjadi, kapasitas baterai akan hilang, dan terdapat ketidaksesuaian antara kapasitas elektroda positif dan negatif, yang menyebabkan pengendapan litium dan masalah lainnya.

Cacat pada baris kelima (e) adalah adanya benda asing nonlogam seperti debu di dalamnya. Walaupun keadaan ini tidak seberbahaya benda asing logam, namun juga dapat mempengaruhi kinerja baterai. Jika ukurannya relatif besar, hal ini juga dapat menyebabkan retaknya diafragma dan korsleting mikro antara kutub positif dan negatif.

Cara untuk mendapatkan grafik di atas adalah sebagai berikut: tempelkan seluruh inti kumparan ke dalam resin epoksi perekat A dan B, dan padatkan untuk menjaga karakteristik struktur internal inti kumparan. Potong penampang melintang, giling dengan amplas, poles untuk dijadikan sampel, dan amati menggunakan pemindaian mikroskop elektron. Memperoleh sejumlah besar foto dan mengidentifikasi pola cacat ini.

Gambar 2 Proses pengamatan struktur mikro inti


Selain itu, mungkin ada patahan tiang di sudut sel luka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Potongan tiang terlalu rapuh dan memiliki ketebalan yang besar, sehingga rentan terhadap patah.

Di atas adalah peta cacat internal inti kumparan.