Causas e soluções para enrugamento do separador de bateria de lítio

O lítio separador de bateria atua como uma barreira protetora entre os eletrodos positivo e negativo, conduzindo íons, mas não elétrons. No estado ideal, após o enchimento e a formação do eletrólito, o separador deve manter contato completo e plano com os eletrodos. No entanto, ao desmontar baterias, frequentemente encontramos enrugamento severo no separador. (Isso também pode ser claramente observado através do enrugamento do eletrodo negativo).

Abaixo, discutimos o enrugamento do separador em três aspectos: os perigos, as causas e as soluções.

1. Riscos de enrugamento do separador:

Aumento da resistência interna: A estrutura microporosa do separador é danificada nas áreas enrugadas, dificultando o transporte de íons de lítio. Isso aumenta a resistência interna em 15% a 30%, reduzindo significativamente a eficiência de carga-descarga.

Capacidade de desvanecimento: A infiltração irregular de eletrólitos em regiões enrugadas leva à diminuição da utilização de materiais ativos. Dados experimentais de uma determinada bateria catódica NMC mostraram uma taxa de perda de capacidade de até 8% a cada 100 ciclos.

Crescimento de dendrito de lítio e risco de curto-circuito: O enrugamento causa aumentos localizados na densidade de corrente, aumentando a probabilidade de crescimento de dendrito de lítio na superfície do ânodo de grafite e aumentando o risco de curto-circuitos.

2. Causas do enrugamento do separador:

Defeitos materiais: Separadores com rugosidade superficial > 0,3 μm (valor Ra padrão 0,1-0,3 μm) ou resistência à tração < 300 MPa são mais propensos a enrugamento.

Defeitos do Processo: Flutuações excessivas na tensão do enrolamento (acima de ±3% onde a norma exige ±1%) levam a uma tensão irregular do rolo. Outros problemas incluem gradientes excessivos de temperatura do forno (>5 °C onde o valor permitido é ≤2 °C).

Processo de prensagem a quente irracional: Configurações inadequadas para parâmetros de prensagem a quente — pressão, temperatura, tempo — resultam em má conformação do rolo do eletrodo.

Processo de preenchimento de eletrólito irracional: O processo de enchimento normalmente envolve (estiramento a vácuo - enchimento primário - repouso - pré-carregamento - estiramento a vácuo - enchimento secundário). Se a pressão negativa do vácuo for muito alta ou a velocidade for muito rápida, pode facilmente causar separação entre o separador e os eletrodos. Além disso, o gás é gerado após o pré-carregamento, e o estiramento a vácuo durante o enchimento secundário pode remover tanto esse gás quanto parte do eletrólito. Quando o gás é extraído, ele pode formar canais, causando também rugas visíveis.

Infiltração eletrolítica incompleta: Se o eletrólito não se infiltrar completamente, deixando áreas secas, lacunas ou bolhas entre os eletrodos e o separador, pode ocorrer facilmente enrugamento durante a aspiração a vácuo.

Defeitos na superfície do eletrodo: Defeitos inerentes aos eletrodos (como saliências, cavidades, etc.) podem facilmente afetar a adaptação do separador a eles, causando enrugamento.

3. Soluções para enrugamento do separador:

As soluções geralmente estão relacionadas às causas e incluem a melhoria das propriedades fundamentais do separador e o aprimoramento dos processos de enrolamento, prensagem a quente, cozimento e enchimento de eletrólitos. Explore nossa linha de produção de baterias soluções para processos otimizados.

Ao estender o tempo de infiltração e aumentar adequadamente a temperatura de infiltração (por exemplo, infiltração a 45 °C), o estado ideal de infiltração para os eletrodos pode ser alcançado.

Além disso, além das melhorias no processo, o uso de separadores revestidos pode resolver eficazmente o problema de enrugamento. Por exemplo, separadores com revestimento de PVDF unilateral melhoram significativamente a adesão após a prensagem a quente, eliminando ou reduzindo completamente os enrugamento. Saiba mais sobre nossos avançados material da bateria ofertas, incluindo separadores revestidos.

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