Causas e soluções para manchas pretas em eletrodos de bateria de lítio
Oct 21, 2025
I. Características do fenômeno da mancha preta Aparência visual: Manchas pretas ou cinza-escuras aparecendo na superfície do eletrodo, concentradas principalmente nas bordas da área de revestimento ou na interface do enrolamento; As regiões de manchas pretas são acompanhadas por delaminação da camada intermediária de grafite e expansão do material ativo, levando a uma espessura local anormal (aumento superior a 85%). Impacto no desempenho: Perda de capacidade (perda típica de 5–10%), com redução da vida útil do ciclo de mais de 30%; O revestimento de lítio em áreas com pontos pretos aumenta o risco de fuga térmica, com temperaturas localizadas atingindo mais de 80°C. II. Análise da Causa Principal Defeitos materiais: Excesso de impurezas em matérias-primas (por exemplo, óleo de laminação residual em folha de cobre) ou aglomeração de agente condutor (tamanho de partícula > 5 μm), levando à falha localizada da rede condutora; Contaminação na superfície do substrato (poeira, partículas metálicas) dificultando a molhagem da pasta, causando evaporação anormal do solvente durante a secagem. Desvios do processo: Má dispersão da pasta de revestimento, introduzindo bolhas que formam defeitos do tipo microperfuração; Mudanças repentinas nos gradientes de temperatura de secagem levam à rápida formação de película na superfície, aprisionando solventes internos e causando rachaduras por tensão; Controle inadequado da pressão negativa durante a formação (flutuação de pressão >10%), acelerando a deposição de produtos de decomposição de eletrólitos. Falha de reação interfacial: O HF gerado pela decomposição do LiPF₆ no eletrólito corrói a camada de grafite, causando ruptura localizada do filme SEI; Concentração insuficiente de sal de lítio ou entrada de umidade (>50 ppm), desencadeando reações colaterais que produzem subprodutos de alta resistência, como LiF e Li₂O. III. Soluções Comuns Medidas de otimização de processos: Adote um sistema de controle de revestimento de circuito fechado para manter as flutuações de tensão ≤0,5% e corresponder aos gradientes de temperatura de secagem (taxa de aquecimento ≤3°C/min); Otimize os parâmetros de pressão negativa da formação (por exemplo, nível de vácuo controlado de -90 a -95 kPa) e verifique a estabilidade do processo usando ferramentas de simulação de bloqueio. Soluções de modificação de materiais: Aumentar a proporção de ligante para 3–5% (por exemplo, PVDF) para suprimir a sedimentação da pasta e a aglomeração de partículas; Use coletores de corrente nanocompostos (por exemplo, folha de alumínio revestida de carbono) para reduzir a resistência de contato interfacial em mais de 30%. Atualizações de controle ambiental: Manter a umidade da oficina ≤30%, com limpeza de plasma com folha de cobre atingindo um ângulo de molhagem ≤20°; Tratamento de pré-litiação antes do armazenamento para reduzir a perda de lítio ativo do eletrodo negativo (taxa de recuperação de capacidade melhorada em 7–9%). IV. Métodos de Detecção e Val...
Veja mais