Дефекты покрытия литий-ионных аккумуляторов возникают по трем основным причинам: суспензия покрытия, окно покрытия и процесс сушки покрытия.
В процессе приготовления суспензии неполное диспергирование приводит к появлению агломерированных частиц; недостаточная фильтрация обезжелезивания приводит к появлению металлического мусора; а неполная вакуумная деаэрация оставляет после себя многочисленные пузырьки. Соответствующие дефекты покрытия включают агломераты, загрязнения металлическими частицами, точечные отверстия, апельсиновую корку и т. д.
Параметры процесса нанесения покрытия (объемный расход суспензии, скорость нанесения покрытия, щелевой зазор и т. д.), превышающие окно покрытия, могут привести к воздухововлечению, провисанию, появлению периодических горизонтальных и вертикальных полос. Кроме того, периодические вибрации от подающих насосов, валков для нанесения покрытия и т. д. также могут вызывать появление периодических горизонтальных полос.
В процессе сушки покрытия чрезмерно высокие температуры сушки могут вызвать такие дефекты, как миграция связующего, утолщение кромок и растрескивание.
Для образования стабильного и однородного покрытия в процессе нанесения покрытия необходимо одновременно соблюдать следующие условия:
① Стабильные свойства суспензии, отсутствие седиментации, отсутствие изменений вязкости, содержания твердых веществ и т. д.
② Стабильная подача суспензии, обеспечивающая равномерное и стабильное состояние потока внутри головки.
③ Процесс нанесения покрытия происходит в пределах окна нанесения покрытия, образуя стабильное поле потока между матрицей и валиком для нанесения покрытия.
④ Стабильное движение фольги, отсутствие проскальзывания полотна, сильной вибрации и складок.
Существует множество типов дефектов пленки покрытия, вызываемых разными причинами. В этой статье основное внимание уделяется покрытию слотов-кристаллов литий-ионных-аккумуляторов, анализу некоторых распространенных дефектов и предложению соответствующих решений. К распространенным дефектам относятся точечные дефекты, краевые эффекты и зубчатые дефекты.
I. Точечные дефекты
1. Пинхолы
Определение:Дефект, при котором воздух, выходящий из пор материала, образует дыры в процессе высыхания покрытия. Пузырьки во влажной пленке мигрируют из внутреннего слоя на поверхность пленки и разрываются, образуя точечные дефекты. Пузырьки в основном возникают в результате перемешивания, транспортировки покрывающей жидкости и процесса нанесения покрытия.
Меры по улучшению:Примените вакуум, выберите КМЦ с хорошей диспергируемостью и стабильными характеристиками, отрегулируйте содержание твердых веществ, соотношение КМЦ и БСК и т. д., отрегулируйте скорость и время перемешивания.
2. Кратер (Усадочная дыра)
Определение:Дефект, вызванный пятнами с низким поверхностным натяжением на поверхности подложки.
Вызвано различными частицами (пыль, масляные пятна, металлические частицы и т. д.). Присутствие посторонних частиц создает области с низким поверхностным натяжением во влажной пленке на поверхности частиц. Пленка жидкости мигрирует радиально вокруг частиц, образуя кратероподобные точечные дефекты, как показано ниже.
Меры по улучшению:Фильтруйте жидкость для покрытия для удаления железа, контролируйте пыль в окружающей среде, очищайте поверхность подложки.
3. Пузырьки анодного покрытия
Выступание частиц агломерата:Если суспензия не перемешивается равномерно и проводящий агент не диспергируется, образуя агломераты, возникает дефект такого типа. Как показано ниже, на поверхности электрода появляются большие участки выступов. Наблюдение за этими областями под увеличением показывает, что это агломераты проводящего агента.
Меры по улучшению:Улучшите процесс перемешивания суспензии, чтобы устранить их.
4. Апельсиновая цедра
Определение:Дефект внешнего вида поверхности, при котором покрытие напоминает текстуру апельсиновой корки.
Причины:В процессе нанесения покрытия из-за испарения растворителя на разных участках возникают перепады температур, создающие разницу концентраций между верхним и нижним слоями суспензии. Это создает градиент поверхностного натяжения и явление естественной конвекции, вызывая миграцию раствора покрытия, что в конечном итоге приводит к неровной поверхности покрытия и дефектам «апельсиновой корки». Чрезмерно высокая скорость сушки в духовке или высокая скорость горячего воздуха могут привести к преждевременному затвердеванию раствора перед выравниванием, что также приведет к образованию дефектов «апельсиновой корки».
Меры по улучшению:
Уменьшите скорость высыхания, давая раствору достаточно времени для выравнивания.
Добавьте в раствор растворители с низкой-летучестью, поверхностно-активные вещества и т. д., чтобы уменьшить разницу температур и концентраций.
II. Дефекты линии
1. Царапины
Определение:На поверхности покрытия образуются линейные бороздки различной длины и неровных сторон из-за контакта с острыми предметами, как показано ниже.
Возможные причины:Агломераты крупных частиц, посторонние предметы или крупные частицы, застрявшие в щелевом зазоре или зазоре покрытия; плохое качество носителя, из-за которого посторонние предметы блокируют зазор между покрывающим валиком и опорным валком; повреждение кромки матрицы. Кроме того, во время работы оборудования неравномерное натяжение или неправильный объем воздуха в печи могут привести к царапанию электрода во время движения, что также приводит к появлению дефектов в виде линий царапин.
Меры по улучшению:Удалите частицы из кромки или зазора покрытия, замените фильтры, осмотрите кромку матрицы. В случае проблем, вызванных царапаньем, остановите линию для устранения неполадок, найдите место царапания, устраните препятствие или соответствующим образом отрегулируйте объем воздуха в печи, чтобы устранить дефект линии царапины, обеспечивая при этом сухость электрода.
Крупные частицы в суспензии:Отрегулируйте CMC, увеличьте время перемешивания. Использование однородной КМЦ с хорошим растворением, минимальным остатком волокна и гелеобразованием, хорошим эффектом гидратации позволяет хорошо диспергировать частицы материала; увеличить время перемешивания, очистить сита от остатков мягких частиц, просеять суспензию.
2. Вертикальные полосы
Определение:Полосатые дефекты, появляющиеся в покрытии параллельно направлению движения подложки и непрерывно распространяющиеся в направлении длины, как показано ниже.
Возможные причины:Обычно происходит вблизи верхнего предела скорости окна покрытия, что более заметно при тонких покрытиях. Неравномерное распределение суспензии по поверхности фольги.
Меры по улучшению:Отрегулируйте вязкость суспензии (чрезмерное добавление диспергатора для равномерного диспергирования может привести к слишком высокой вязкости; не-ньютоновское поведение жидкости приводит к плохому выравниванию после того, как суспензия переносится с устройства для нанесения покрытия на поверхность фольги, что приводит к невозможности равномерного распределения); снизить скорость нанесения покрытия (уменьшение скорости позволяет суспензии быстро потерять «эластичность» и выравнивание); уменьшить зазор покрытия между покрывающим валком и опорным валком; используйте хорошо-диспергирующие средства в соответствующей дозировке.
3. Горизонтальные полосы
Определение:Полосатые дефекты, появляющиеся в покрытии перпендикулярно направлению движения основы и пересекающие ширину полотна.
Возможные причины:Механическая вибрация; колебание скорости сети; периодические колебания расхода подачи суспензии.
Меры по улучшению:Убедитесь, что частота механических помех соответствует частоте появления горизонтальных полос.
4. Волнистый край
Определение:Дефект, характеризующийся появлением волнистых полос по краю покрытия.
Две основные причины вызывают дефекты волнистых краев: одна связана с фольгой, например, неприемлемая шероховатость поверхности фольги, окисление фольги, вторичное загрязнение во время транспортировки или размотки - все это может вызвать проблемы с волнистыми краями. В таких случаях замените фольгу для покрытия новой. Другая причина – несоответствие вязкости суспензии и удлинения регулировочной шайбы. Во время нанесения покрытия длительное перемешивание в расходном резервуаре может привести к снижению вязкости, или плохая смачиваемость проводящего агента во время перемешивания серьезно влияет на вязкость суспензии. Изменение вязкости (уменьшение) означает, что текущее удлинение прокладки больше не подходит; замените удлинительную прокладку большего размера, чтобы устранить волнистость края, вызванную уменьшением вязкости.
5. Крекинг
Определение:Дефект, при котором на поверхности покрытия появляются переплетенные трещины.
Причины:Чрезмерное или слишком быстрое высыхание. Из-за неравномерного нагрева разных частей электрода при остановке одни кромки при сушке высыхают слишком быстро, другие - слишком медленно. Если внутреннее напряжение, возникающее внутри покрытия, не будет полностью снято, оно растрескается.
Меры по улучшению:Отрегулируйте время и скорость сушки; отрегулируйте содержание твердых веществ (низкое содержание твердых веществ может привести к слишком быстрому и чрезмерному высыханию покрытия, что приведет к его скручиванию и растрескиванию); Из-за натяжения материала покрытия предотвращайте растрескивание, регулируя подачу воздуха в печь.
III. Краевые эффекты
1. Толстый край (наращивание края)
Определение:Дефект, при котором толщина покрытия по обоим краям ширины покрытия превышает среднюю толщину. Часто края толстые, а центр тонкий, т. е. край толстый.
Причина:Массовая миграция, вызванная поверхностным натяжением. Как показано ниже, изначально край влажной пленки тоньше, растворитель испаряется быстрее, чем в центре, в результате чего содержание твердого вещества на краю быстро растет. Поверхностное натяжение на краю становится намного больше, чем у центральной влажной пленки. Большее поверхностное натяжение на краю и более быстрое испарение растворителя вытесняют жидкость от внутренней части к краю, образуя после высыхания толстый край.
Явление толстого края является неблагоприятным дефектом. Меры по предотвращению и смягчению последствий включают в себя:
① При постоянной скорости потока суспензии уменьшение размера щели увеличивает скорость выхода суспензии из головки, тем самым уменьшая коэффициент сопротивления суспензии, тем самым уменьшая толщину толстой кромки. Однако меньший размер паза создает более высокое внутреннее давление в матрице, что приводит к более легкому разбуханию кромки матрицы, что приводит к неравномерности поперечной толщины покрытия, что требует более точного оборудования для нанесения покрытия.
② Уменьшение зазора покрытия может ограниченно уменьшить толщину и ширину толстой кромки.
③ Уменьшите поверхностное натяжение суспензии, например, добавив поверхностно-активные вещества, чтобы предотвратить стекание суспензии к краю во время сушки.
④ Оптимизируйте форму выхода щелевой прокладки, чтобы изменить направление скорости потока и величину суспензии, уменьшить напряженное состояние краевой суспензии и ослабить эффект набухания краев суспензии.
[Предложение по внутренней ссылке: ссылка «оборудование для нанесения высокоточного покрытия» на нашу страницу продукта для прецизионных устройств для нанесения покрытия, а «свойства суспензии» на наши страницы поставок материалов или технической поддержки]
2. Краевая депрессия
Определение:Аналогично линейным дефектам типа впадины на кромке.
Причина:Ключевой фактор, вызывающий дефекты линий углубления кромки, связан с давлением покрытия. Когда давление покрытия внутри полости матрицы относительно низкое, в краевых положениях покрытия электрода возникает депрессия кромок.
Меры по улучшению:Один из методов заключается в добавлении тефлона по обеим сторонам полости матрицы, чтобы увеличить давление покрытия кромки, улучшить количество покрытия кромки и устранить депрессию кромки. Другой вариант – уменьшить толщину прокладки, а также увеличить давление покрытия полости и избежать углубления кромки.
3. Морщины
Определение:Дефект, при котором в процессе высыхания на покрытии появляются морщины.
К основным факторам относятся: натяжение при размотке/перемотке, соотношение рулонов, характеристики медной фольги (чаще встречаются широкие и тонкие типы), диаметр вала перемотки, плотность намотки ПЭТ-пленки и т. д.
Меры противодействия улучшению:Оптимизируйте кривые натяжения, изменяйте соотношение рулонов, регулируйте регулирующие ролики и увеличивайте плотность намотки ПЭТ-пленки на рулоны.
4. Слабый край / нечеткий край
Определение:Разница в цвете между материалом с покрытием и материалом кромки невелика, без четкой границы; неточное обнаружение края из-за слабого края может привести к неточному измерению расстояния, что впоследствии повлияет на-связь последующей коррекции отклонения.
Причины:Материал раскачивается влево и вправо; разные материалы/суспензии имеют разные оттенки серого; помехи от дефектов внешнего вида по кромке покрытия и т. д.
Меры по улучшению:Оптимизируйте систему визуализации и алгоритм обнаружения краев.
Другие распространенные дефекты покрытия включают в себя: воздухововлечение, поперечные волны, провисание, растекание, расширение, вздутие и т. д.
Сложность дефектов покрытия
Дефекты покрытия, от их причин до способов устранения и даже методов борьбы, достаточно сложны.
Во-первых, факторы, вызывающие дефекты, сложны. Каждая единичная операция или этап процесса нанесения покрытия может повлиять на качество покрытия, что приведет к дефектам качества конечного продукта. Помимо прямого воздействия факторов,-вызывающих дефекты, дефекты также могут вызывать взаимодействия между различными факторами.
Во-вторых, определить источник дефектов сложно. Дефекты могут появиться на одном технологическом этапе или только после нескольких операций. Иногда на станции нанесения покрытия обнаруживаются полосы покрытия, но смешанные дефекты или загрязнения становятся видимыми только после окончания сушки. Даже дефекты подложки могут быть не обнаружены до перемотки конечного продукта или после его резки.
В-третьих, возникновение дефектов носит случайный характер. Дефекты могут возникнуть на любом этапе цикла разработки продукта: от-приготовления раствора в лабораторных условиях до пилотного нанесения покрытия и-масштабного производства. На каждом этапе могут быть разные дефекты, и устранение их на начальном этапе не гарантирует-отсутствие дефектов на следующем этапе. Более того, одинаковые дефекты внешнего вида могут иметь множество причин, и каждый раз причина может быть разной, например, в виде пузырей, пятен или ряби.
Наконец, дефекты также можно определить по первоначальной конструкции устройства для нанесения покрытий и производительности каждого оборудования на линии производства покрытий. Устройство для нанесения покрытия может подходить для продукта, для которого оно изначально было настроено, но изменения в продукте или изменения в стоимости могут привести к тому, что устройство для нанесения покрытия не сможет соответствовать требованиям.
Приведенный выше анализ подчеркивает сложные проблемы, связанные с покрытием электродов литий-ионных аккумуляторов. Достижение стабильных,-качественных результатов требует не только глубоких технических знаний, но и точного оборудования, стабильных материалов и четко интегрированной производственной линии.
ВТОБ НОВАЯ ЭНЕРГИЯ, мы ваш преданный партнер в преодолении этих проблем. Мы предоставляем комплексные--решения, которые устраняют разрыв между исследованиями и разработками и массовым производством, обеспечивая оптимизацию ваших процессов с точки зрения качества, эффективности и производительности.
Наши основные услуги:
Под ключРешения для линий по производству аккумуляторов:От проектирования и строительства завода до выбора оборудования, монтажа, ввода в эксплуатацию и обучения персонала — мы поставляем комплексные, готовые к работе--производственные линии, соответствующие вашему бюджету и целям производительности.
Решения для пилотных и лабораторных линий:Ускорьте свои исследования и разработки и-масштабируйте их с помощью наших индивидуальных пилотных и экспериментальных линий, предназначенных для предоставления точных и масштабируемых данных для массового производства.
Передовая-поддержка новейших аккумуляторных технологий:Воспользуйтесь услугами нашей-команды экспертов для получения рекомендаций по передовым технологиям, включая твердотельные-батареи, натриевые-ионные батареи, литий-серные батареи и процесс изготовления сухих электродов. Мы предлагаем комплексную поддержку для повышения производительности ячеек с точки зрения емкости, скорости, срока службы и безопасности.
Индивидуальное оборудование для всех этапов:Мы поставляем специально изготовленные-установки для нанесения покрытий и другое необходимое оборудование для лабораторных, пилотных и серийных этапов производства, созданное с учетом ваших конкретных требований.
ВсестороннийМатериал батареиПоставлять:Получите доступ к широкому ассортименту высококачественных-передовых аккумуляторных материалов для удовлетворения ваших исследовательских и производственных потребностей.
Давайте построим будущее энергетики вместе.
Посетите наш сайт, чтобы узнать, как нашиРешения для линий по производству аккумуляторовиУслуги по изготовлению индивидуального оборудованияможет усилить ваш успех. По вопросам технического сотрудничества обращайтесьСвязаться с намисегодня.
