リチウム電池製造における10大問題！プロエンジニアの経験共有

リチウム電池製造における10大問題！プロエンジニアの経験共有

1、 負極塗膜にピンホールが発生する原因は何ですか?材料がうまく分散していないのが原因でしょうか？材料の粒度分布が悪いことが原因である可能性はありますか?

ピンホールの発生は、次の要因によって発生する可能性があります。 1. フォイルが汚れていません。導電剤が分散していない、３． 3. 負極の主材料が分散していない。 4. 処方中の一部の成分には不純物が含まれています。導電剤の粒子が不均一で分散しにくい、６． 6. 負極粒子が不均一で分散しにくい。 7. 配合材料自体に品質の問題があります。 8. ミキシングポットが完全に洗浄されていなかったため、ポット内に乾燥粉末が残留しました。プロセス監視に移動して、具体的な理由を自分で分析してください。

また、横隔膜の黒点については、何年も前に遭遇したことがあります。まずは簡単に答えてみましょう。間違いがあれば修正してください。分析の結果、黒点は電池の分極放電によりセパレータが局部的に高温となり、セパレータに負極粉末が付着したことが原因であることが判明した。分極放電は、材料およびプロセス上の理由によりバッテリーコイル内の粉末に付着した活性物質の存在によって引き起こされ、バッテリーが形成され充電された後に分極放電が発生します。上記の問題を回避するには、まず適切な混合プロセスを使用して活物質と金属集合体の間の結合を解決し、電池プレートの製造および電池組み立て中に人為的な粉末の除去を回避する必要があります。

コーティングプロセス中に電池の性能に影響を与えないいくつかの添加剤を追加すると、実際に電極の特定の性能を向上させることができます。もちろん、これらの成分を電解質に添加すると、強化効果を得ることができます。ダイアフラムの局所的な高温は、電極プレートの不均一性によって引き起こされます。厳密に言えば、これは微小短絡に属し、局所的な高温を引き起こし、負極の粉抜けを引き起こす可能性があります。

2、バッテリーの内部抵抗が過剰になる理由は何ですか?

テクノロジーの観点から:

1. 正極成分の導電剤が少なすぎる（コバルトリチウム自体の導電性が非常に低いため、材料間の導電性が良くありません）

2. 正極成分に対して接着剤が多すぎる。 （接着剤は一般に絶縁性の高い高分子材料が使用されます）

3. 負極成分の過剰な接着剤。 （接着剤は一般に絶縁性の高い高分子材料が使用されます）

4. 成分の不均一な分布。

5. 成分の準備中のバインダー溶媒が不完全。 (NMP、水には完全に溶けません)

6. コーティングスラリー表面の密度設計が高すぎます。 (イオン移動距離が長い)

7. 圧縮密度が高すぎ、圧延が圧縮されすぎます。 （過度に転がすと活物質の構造を損傷する恐れがあります）

8. 正極耳がしっかりと溶接されておらず、仮想溶接が発生しています。

9. マイナス極耳の溶接やリベットがしっかりと固定されておらず、誤半田付けや脱落の原因となります。

10. 巻きがしっかりしておらず、芯が緩んでいます。 （正極板と負極板の間隔を広くする）

11. 正極の耳がハウジングにしっかりと溶接されていません。

12. マイナス極の耳とポールがしっかりと溶接されていません。

13. バッテリーのベーキング温度が高すぎると、ダイヤフラムが収縮します。 （絞り口径の縮小）

14. 液体注入量不足（循環後の導電率低下、内部抵抗上昇が早い！）

15. 注液後の保管時間が短すぎ、電解液が十分に浸透していない

16. フォーメーション中に完全にアクティブ化されていません。

17. 形成プロセス中の電解液の過度の漏れ。

18. 製造工程中の水分管理が不十分で、バッテリーが膨張する。

19. バッテリーの充電電圧の設定が高すぎるため、過充電が発生します。

20. 不当なバッテリー保管環境。

素材に関して：

21. 正極材料は高抵抗です。 （導電性が悪いもの、リン酸鉄リチウムなど）

22. ダイヤフラム材質の影響（ダイヤフラムの厚さ、気孔率が小さい、気孔径が小さい）

23. 電解質材料の影響。 （導電性が低く粘度が高い）

24. 正極 PVDF 材料の影響。 （重量または分子量が大きい）

25. 正極導電材の影響。 (導電性が悪く、抵抗が高い)

26. 正極耳材、負極耳材の影響（厚みが薄い、導電性が悪い、厚みが不均一、材質純度が悪い）

27. 銅箔およびアルミニウム箔の材料は、導電性が低いか、表面が酸化しています。

28. カバー プレート ポールのリベット接触内部抵抗が高すぎます。

29. 負極材料は抵抗が高い。他の側面

30. 内部抵抗試験器の偏差。

31. 人間による操作。

3、 電極が均一にコーティングされていない場合に注意すべき問題は何ですか?

この問題は非常に一般的であり、元々は比較的簡単に解決できましたが、多くの塗装作業者は要約するのが苦手であり、その結果、既存の問題点の一部が通常の避けられない現象としてデフォルト化されてしまいます。まず、問題を的を絞った方法で解決するには、面密度に影響を与える要因と面密度の安定値に影響を与える要因を明確に理解する必要があります。

コーティング表面の密度に影響を与える要因には次のものがあります。

1. 素材そのものの要因

2. 公式

3. 材料を混ぜる

4. 塗装環境

5. ナイフエッジ

6. スラリー粘度

7. 極速度

8. 表面の平坦性

9. 塗装機の精度

10. オーブン風力

11. コーティングテンション等

電極の均一性に影響を与える要因:

1. スラリー品質

2. スラリー粘度

3. 走行速度

4. 箔張力

5. テンションバランス方式

6. コーティングのトラクション長さ

7. 騒音

8. 表面平坦度

9. 刃の平面度

10. 箔材の平坦度等

上記は要因の一部を列挙したものであり、面密度の異常を引き起こす要因を具体的に排除するには、お客様ご自身で原因を分析する必要があります。

4、 すみません、正極集電体がアルミ箔、負極集電体が銅箔であるのは何か特別な理由があるのでしょうか？逆に使用しても問題ないでしょうか？ステンレスメッシュを直接使用している文献をたくさん見たことがありますか?違いはありますか？

1. 両方とも、良好な導電性、柔らかな質感（接着にも有益）を備え、比較的一般的で安価であるため、液体コレクターとして使用されます。同時に両面に酸化保護膜の層を形成することができます。

2. 銅の表面の酸化層は半導体に属し、電子伝導性を持っています。酸化層が厚すぎるため、インピーダンスが高くなります。アルミニウムの表面の酸化皮膜は絶縁体であり、酸化皮膜は電気を通すことができません。ただし、厚さが薄いため、トンネル効果によって電子伝導性が得られます。酸化層が厚いと、アルミ箔の導電性レベルが低下し、絶縁性も低下します。使用前に、液体コレクターの表面をきれいにして、油汚れや厚い酸化層を取り除くのが最善です。

3. 正極の電位が高く、アルミニウムの薄い酸化物層が非常に緻密であるため、コレクタの酸化を防ぐことができます。銅箔の酸化皮膜は比較的緩いため、酸化を防ぐには電位が低い方が良いです。同時に、Ｌｉは低電位でＣｕとリチウム層間合金を形成することが困難である。ただし、銅の表面が著しく酸化されている場合、Li はわずかに高い電位で酸化銅と反応します。 AL 箔は、低電位で LiAl 合金化が起こる可能性があるため、負極として使用できません。

4. 液体の収集には純粋な組成が必要です。 AL の不純な組成は、非緻密な表面マスクと孔食を引き起こし、さらに表面マスクの破壊は LiAl 合金の形成につながります。銅メッシュは硫酸水素で洗浄した後、脱イオン水で焼きますが、アルミニウムメッシュはアンモニア塩で洗浄した後、脱イオン水で焼きます。スプレーメッシュの導電効果は良好です。

5、質問があります。コイルコアの短絡検査にはバッテリー短絡検査装置を使用します。電圧が高い場合、短絡セルを正確にテストできます。また、ショートサーキットテスターの高電圧破壊原理は何ですか?詳しいご説明をお待ちしております。ありがとう！

バッテリーセルの短絡を測定するためにどの程度の電圧が使用されるかは、次の要因に関係します。

1. 貴社の技術レベル。

2. 電池自体の構造設計

3. バッテリーの隔膜材質

4. バッテリーの目的

会社によって使用する電圧は異なりますが、多くの会社はモデルのサイズや容量に関係なく同じ電圧を使用します。上記の要因は、1>4>3>2 の降順に並べることができます。これは、企業のプロセス レベルが短絡電圧のサイズを決定することを意味します。

簡単に言うと、故障の原理は、電極とダイヤフラムの間に、ほこり、粒子、大きなダイヤフラムの穴、バリなどの潜在的な短絡要因が存在することによるもので、これらは弱いリンクと呼ばれます。固定された高電圧では、これらの弱いリンクにより、正極板と負極板の間の接触抵抗が他の場所よりも小さくなり、空気のイオン化とアークの生成が容易になります。または、既にプラス極とマイナス極がショートしていて、接点が小さい。高電圧条件下では、これらの小さな接点に瞬時に大電流が流れ、電気エネルギーが熱エネルギーに変換され、膜が瞬時に溶融または破壊されます。

6、 材料の粒径が放電電流に与える影響は何ですか?返信を楽しみにしています、ありがとうございます!

簡単に言うと、粒子サイズが小さいほど導電性が高くなります。粒子サイズが大きくなるほど、導電性は悪くなります。当然のことながら、高レート材料は一般に構造が高く、粒子が小さく、導電率が高くなります。

理論的な分析だけでは、実際にそれを達成する方法は、資料を作成する友人によってのみ説明できます。小さな粒子の材料の導電率を改善することは、特にナノスケールの材料の場合、非常に困難な作業であり、小さな粒子を含む材料は比較的小さな圧縮、つまり小さな体積容量を持ちます。

7、質問してもいいですか？当社の正極板と負極板は、丸めてから12時間焼いた後、1日で10μm反発しました。なぜこれほど大きなリバウンドが起こるのでしょうか？

材料とプロセスという 2 つの基本的な影響要因があります。

1. 材料の性能によって反発係数が決まり、材料によって異なります。同じ素材、異なる配合、異なる反発係数。同じ素材、同じ配合、タブレットの厚さが異なり、反発係数が異なります。

2. プロセス制御が良好でない場合、リバウンドを引き起こす可能性もあります。保管時間、温度、圧力、湿度、積層方法、内部応力、設備など

8、円筒形電池の液漏れ問題を解決するにはどうすればよいですか?

液体を注入した後にシリンダーを閉じて密封するので、当然のことながら密封はシリンダー密封の難しさになります。現在、円筒形バッテリーを密閉するにはおそらくいくつかの方法があります。

1. レーザー溶接による封止

2. シールリングのシール

3. 接着シール

4.超音波振動シール

5. 上記シールタイプの2つ以上の組み合わせ

6. その他のシール方法

漏れの原因はいくつかあります。

1. シールが不十分な場合は液体漏れが発生する可能性があり、通常はシール領域の変形や汚染が発生し、シールが不十分であることを示します。

2. シールの安定性も重要な要素であり、シール時の検査は合格しますが、シール部分が損傷しやすく、液漏れが発生します。

3. 成形時や試験時にシールが耐えられる最大応力に達するまでガスが発生し、シールに衝撃を与えて液漏れを引き起こす可能性があります。ポイント 2 との違いは、ポイント 2 は不良品漏れに属し、ポイント 3 は破壊的漏れに属し、シールは適格であることを意味しますが、過剰な内圧によりシールが損傷する可能性があることです。

4. その他の漏洩方法。

具体的な解決策は、漏れの原因によって異なります。原因が特定できれば解決は簡単ですが、シリンダのシール効果は検査が比較的難しく、抜き取り検査で使用される損傷が多いため、原因を特定するのが難しいのが難点です。 。

9、 実験をしたとき、電解液は常に過剰でした。過剰な電解液がこぼれることなくバッテリーの性能に影響を与えるかどうか聞いてもいいですか?

オーバーフローはありませんか？いくつかの状況があります。

1. 電解液がちょうどいい

2. 電解質がやや過剰

3. 電解質が過剰であるが、限界に達していない

4. 電解質が多量に過剰になり、限界に近づいている

5.限界に達したので封印可能

最初のシナリオは理想的なシナリオであり、問​​題はありません。

2 番目の状況は、わずかな過剰が精度の問題である場合もあれば、設計の問題である場合もあり、通常は設計が少し過剰である場合があります。

3 番目のシナリオは問題ではなく、単にコストの無駄です。

4番目の状況は少し危険です。バッテリーの使用またはテストのプロセス中に、さまざまな理由で電解液が分解し、ガスが発生する可能性があるためです。バッテリーが加熱し、熱膨張を引き起こします。上記の 2 つの状況は、バッテリーの膨らみ (変形とも呼ばれます) や漏れを容易に引き起こす可能性があり、バッテリーの安全上の危険が増大します。

5 番目のシナリオは実際には 4 番目のシナリオの強化版であり、さらに大きな危険をもたらします。

大げさに言えば、液体も電池になる可能性があります。それは、大量の電解液が入った容器（500MLビーカーなど）に正極と負極を同時に挿入することです。このとき、プラスとマイナスの電極を充放電することができ、電池としても機能します。したがって、ここでの過剰な電解質は少なからずあります。電解質は単なる導電性媒体です。しかし、電池の体積は有限であり、その限られた体積の中でスペース利用や変形の問題を考慮するのは当然である。

10、注入液の量が少なすぎて、分割後に膨らみが生じませんか？

注入する液体の量によっては必要ない場合があるとしか言えません。

1. バッテリーセルが電解液に完全に浸されていて残留物がない場合、容量分割後にバッテリーは膨らみません。

2. バッテリーセルが完全に電解液に浸されており、少量の残留物があるが、注入された液体の量が貴社の要件よりも少ない場合 (もちろん、この要件は必ずしも最適な値ではなく、多少の誤差はあります) )、この時点では分割容量バッテリーは膨らみません。

3. バッテリーセルが完全に電解液に浸かっており、電解液が大量に残っているにもかかわらず、貴社の注入量要求が実際より高い場合、いわゆる注入量不足は企業の概念にすぎず、それを適用することはできません。バッテリーの実際の注入量の適合性を正確に反映し、分割容量バッテリーは膨らみません。

4. 液体注入量が大幅に不足している。これも程度によります。電解液がバッテリーセルをかろうじて浸すことができる場合、部分的な静電容量の後で電解液が膨らむ場合と膨らまない場合がありますが、バッテリーが膨らむ可能性の方が高くなります。

バッテリーセルへの液体注入が著しく不足すると、バッテリー形成中の電気エネルギーを化学エネルギーに変換できなくなります。このとき、容量セルが膨らむ確率はほぼ１００％である。

したがって、次のように要約できます。 バッテリーの実際の最適な注液量が Mg であると仮定すると、注液量が比較的少ない状況がいくつかあります。

1. 液体注入量=M: バッテリー正常

2.注液量がMより若干少ない：バッテリーの容量が膨らむことはなく、容量は正常か設計値より若干低い可能性があります。サイクリング膨らみの確率が増加し、サイクリング性能が低下します。

3. 液体の注入量が M よりもはるかに少ない: バッテリーの容量と膨張率が比較的高いため、容量が低くなり、サイクル安定性が低下します。一般に、数週間後には容量が 80% 未満になります。

4. M=0、バッテリーは膨らまず、容量がありません。