卷繞電芯鋰電池內(nèi)部有什么缺陷?
卷繞是鋰離子電池制造過程中的關(guān)鍵工藝,它將正,負(fù)極極片和隔膜組裝在一起,如果出現(xiàn)不良品,整個(gè)卷芯包括的正負(fù)極極片和隔膜都浪費(fèi)了,良品率對電池制造成本影響比較大,而且影響電池性能和安全性,那卷繞電芯鋰電池內(nèi)部有什么缺陷?
一般地,常見卷芯內(nèi)部缺陷圖譜如下圖所示,每張圖譜里面都包含正極極片、隔膜和負(fù)極極片。
圖1卷芯內(nèi)部缺陷圖譜
其中,第一排(a)是正常圖譜,內(nèi)部沒有缺陷。
第二排(b)三張照片出現(xiàn)極片彎曲變形的情況,這種情況可能是卷繞工藝中張力沒有控制好,極片彎折。這種缺陷會(huì)導(dǎo)致電池極片在充放電反復(fù)膨脹與收縮時(shí)出現(xiàn)大量褶皺,限制容量發(fā)揮,可能出現(xiàn)析鋰等問題。
第三排(c)的缺陷是隔膜上存在金屬異物,金屬異物可能是極片制備或轉(zhuǎn)運(yùn)過程引入的,比如極片輥壓、裁切等工藝。也可能卷繞工藝極片切斷產(chǎn)生的箔材碎屑。金屬異物會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部微短路,自放電嚴(yán)重,并存在安全隱患。一般檢出方法主要包括電芯絕緣耐電壓測試,高溫老化監(jiān)測自放電k值判定不合格品。
第四排(d)的問題主要是涂層不均勻,包括兩面厚度不同的陰陽面,單側(cè)沒有涂層等。這個(gè)缺陷主要是涂布工藝產(chǎn)生的,或者極片制備工藝中出現(xiàn)的涂層脫落。一般極片輥壓,分切工藝都會(huì)設(shè)置CCD檢測,缺陷極片做好標(biāo)記,在卷繞工藝裁切剔除不良品。但是,無法100%保證剔除不良品。如果出現(xiàn)這種情況電池容量損失,而且出現(xiàn)正負(fù)極容量不匹配導(dǎo)致析鋰等問題。
第五排(e)的缺陷是內(nèi)部存在粉塵等非金屬異物,這種情況危害雖然沒有金屬異物嚴(yán)重,但是也會(huì)影響電池性能,尺寸比較大時(shí)也可能導(dǎo)致隔膜破解,正負(fù)極微短路的情況。
以上圖譜獲取的方法如下:將整個(gè)卷芯埋入A、B膠環(huán)氧樹脂中,固化保持卷芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。切割截面,并用砂紙打磨,拋光制作樣品,采用掃描電鏡觀察。獲取大量照片,從中找出了這些缺陷圖譜。
圖2卷芯微結(jié)構(gòu)觀察過程
另外,卷繞電芯在拐角處還可能出現(xiàn)極片斷裂的情況,如圖3所示。極片太脆,厚度較大特別容易出現(xiàn)斷裂情況。
以上就是卷芯內(nèi)部缺陷圖譜。