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Schlechtes Ablösen der negativen Elektrode der Lipo-Batterie: verbessert durch Doppelbeschichtung

Wenn die Lipo-Batterie beschichtet und getrocknet wird, wandert der Klebstoff aufgrund der Kapillarkraft an die Oberfläche, und wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit der Lipo-Batterie zunimmt und die Dicke der Beschichtung zunimmt, wird die Migration des Klebstoffs während des Trocknungsprozesses schwerwiegender , was den Verband und die Sammlung weiter schwächen wird. Die Haftung zwischen Flüssigkeiten wirkt sich negativ auf die Leistung von Lipo-Akkus aus. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Lipo-Batterie-Doppelschichtbeschichtungstechnologie entwickelt. Durch Mehrschichtlackierung wird die Grundierung mit einem hohen Anteil an SBR kompensiert.

In der Studie wurde durch Kombinieren von zwei Lipo-Batterie-Slurries mit unterschiedlichen SBR-Gehalten der Slurry mit Gradienten-SBR-Bindemittel doppelt beschichtet. Alle Lipo-Batterieelektroden bestehen aus Kupferfolie mit einer unteren Schicht von 50 % Dicke und einer oberen Schicht von 50 % Dicke, drei zweischichtige Konfigurationen (A+A, B1+B2 und C1+C2), gleichzeitig mit die jeweiligen Slurries. Als Vergleichsreferenz wurde eine einschichtige Lipo-Batterie-Elektrode hergestellt.
Für das Doppelschicht-Beschichtungsverfahren für Lipo-Batterien können drei Probleme auftreten: (1) Luftinfiltration; (2) Längsstreifen; (3) Mischen der oberen und unteren Schichten. Als nächstes wird CNHL Lipos , der Hersteller von Lipo-Batterien, den Inhalt der Lipo-Batteriebeschichtung im Detail vorstellen.

1 Lipo Akku Beschichtung defekt

Entsprechende Ansicht der Lipo-Batterie-Beschichtungsraupe und der Beschichtungsfilmoberseite, einschließlich Lipo-Batterie-Stabilisierungsbeschichtung, Lufteinschluss-Beschichtungsdefekten und wulstigen Beschichtungsdefekten
Die untere Schicht der Lipo-Batterie ist mit einem Ultraviolett (UV)-Tracer hervorgehoben, der unter UV-Licht blau leuchtet, und die oberste Schicht ohne UV-Tracer ist schwarz. Bei zu geringem Volumenstrom wird der bewegte Fahrdraht instabil und bringt Luft in den Lipo-Batterie-Slurry.
Diese Substanzen erscheinen als Blasen oder Schlieren in der Lipo-Batteriebeschichtung. Umgekehrt wird bei einem zu hohen Volumenstrom die Flüssigkeit aus der Beschichtung in Richtung Beschichtung gedrückt, was zu Mischstreifen in der Beschichtung der Lipo-Batterie führt.

2 Faktoren, die die Stabilität der Beschichtung von Lipo-Batterien beeinflussen

Um die Stabilität von Lipo-Batteriebeschichtungen zu untersuchen, wurde jeder Beschichtungszustand von Lipo-Batterien mit unterschiedlichen Beschichtungsgeschwindigkeiten und Nassfilmdicken bewertet und in drei Kategorien eingeteilt: kein Fehler, untere Grenze und obere Grenze. Der Bereich zwischen der fehlerfreien Beschichtung und der fehlerhaften Beschichtung wird als Beschichtungsfenster bezeichnet.
1) Unterschiedliche Beschichtungsgeschwindigkeiten von Lipo-Akkus
Beschichtungsstabilität bei 127 μm Abstand zwischen Beschichtungsrückwalzen: Bei 0,5 m/min beträgt die minimale Nassfilmdicke für eine defektstabile Beschichtung 87 μm, wenn die Geschwindigkeit auf 20 m/min erhöht wird, steigt die Dicke auf 90 μm, bei 1 m/min Spitzenwert .
2) Unterschiedliche Nassfilmdicke der Lipo-Batterie
Bei 0,5 m/min betrug die maximale Nassfilmdicke vor Wölbungsausdehnung 147 μm, die sich bei 20 m/min auf 133 μm verringerte. Defekte liegen im stabilen Beschichtungsbereich zwischen den Stabilitätsgrenzen und die Nassfilmdicke kann ohne Defektbeschichtungsdefekte variieren. Zwischen diesen Stabilitätsgrenzen findet keine Schichtvermischung statt. Es ist zu erkennen, dass die minimale Nassfilmdicke der defekten Doppelschicht höher ist als die der Einfachschicht, bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 20 m/min beträgt die Einfachschicht 64 μm und die Doppelschicht 90 μm.

Wenn der größere Spalt 420 μm beträgt, beträgt die untere Grenze der Lipo-Batteriedefekt-Nassfilmdicke 300 μm. Die Obergrenze der Nassfilmdicke beträgt 510 µm bei 0,5 m/min und 450 µm bei 20 m/min. Die minimale Nassfilmdicke von Lipo-Batterie-Doppelschicht-Nassfilmen ist ebenfalls deutlich höher als die von Einzelschichten. Dies wird durch Strömungsverhältnisse im stromaufwärtigen Meniskus verursacht. Bildet sich im Spalt eine Couette-Strömung ohne Überlagerung mit Poiseuille-Strömung aus, ist die simulierte Druckbilanz annähernd ausgeglichen.
Dies ist der Fall, wenn die Nassfilmdicke der Lipo-Batterie die Hälfte der Lücke der Einzelschichtbeschichtung beträgt. Für die zweilagige Beschichtung waren in dieser Studie 50 % der entsprechenden Nassfilmdicke maßgebend.
Im Fall der Zweischicht-Schlitzdüse der Lipo-Batterie unterscheidet sich diese Strömung von der Strömung in der Einschicht-Schlitzdüse, wo aufgrund der zwei Zufuhröffnungen der Zweischicht-Schlitzdüse zwei Fluidströme erzeugt werden.
Bei Lipo-Batterie-Stabilisierungsbeschichtungen mit minimaler Nassfilmdicke werden Couette- und Poi-Wolkenfluss in mehreren Schichten überlagert, was zu einer höheren Lipo-Batterie-Nassfilmdicke führt.

Zusätzlich zu den vorgeschlagenen Ausfallarten von Lipo-Batterien, Lufteinschlüssen und Quellen, gibt es auch zweischichtige Mischbeschichtungsfehler von Lipo-Batterien. Die UV-aktiven Marker wurden durch den vorgeschlagenen Versuchsaufbau und eine Mischschicht sichtbar gemacht (eine Mischung aus zwei Schichten, die untere Schicht der Lipo-Batterie war blau mit UV-Tracer und die obere Schicht der Lipo-Batterie war unpigmentiert schwarz, was sein kann optisch erkannt)

3 Prozesspunkte, an denen der Lipo-Akku-Steckplatz gemischt wird

Der experimentell ermittelte Mischprozesspunkt liegt unterhalb der minimalen Nassschichtdicke der Luftinfiltration, daher kann nur bei sehr niedrigen Beschichtungsgeschwindigkeiten von Lipo-Batterien von 0,2 und 0,5 m/min die Versagensart der Lipo-Batteriemischung beobachtet werden. Bei Beschichtungsgeschwindigkeiten über 1 m/min und über der minimalen Nassfilmdicke wurde keine Vermischung festgestellt. Das Mischen wird durch einen Rückfluss innerhalb der beschichteten Kügelchen und das daraus resultierende intensive Vortexen verursacht.

Aus der Literatur geht hervor, dass der Ausfallmodus der Lipo-Batterie auftritt, wenn die Schichtdicke des Primers weniger als ein Drittel des Back-Roll-Spalts beträgt. Bei den in dieser Studie verwendeten Lipo-Batteriebeschichtungen betrug das Dickenverhältnis von Deckschicht und Basisschicht 50 %, was zu einer kritischen Dicke der unteren Schicht führte, die deutlich unter der minimalen Nassfilmdicke im relevanten Geschwindigkeitsbereich lag, sodass die Verbindung der Lipo-Batterie draußen war das Prozessfenster dieses Experiments.

4 Analyse der Schälfestigkeit der Lipo-Batteriebeschichtung

Die Schälfestigkeit der Lipo-Batterie kann die Bindungswirkung zwischen der Folie und dem Verband gut charakterisieren und kann auch indirekt die Migration des Klebstoffs beobachten. Haftung unter verschiedenen Formulierungen von Lipo-Batterie-Basislack und -Decklack: Die Haftung wird hauptsächlich durch den SBR-Gehalt in der Nähe der Sammelfolie bestimmt, je größer das Verhältnis, desto größer die Haftung.
Durch die Verdopplung des SBR-Gehalts direkt auf der Lipo-Batteriefolie stieg auch die Haftung etwa um das Zweifache, von 23 N/m für 3,7 Gew.-% SBR auf 44 N/m für eine einzelne Schicht aus 7,4 Gew.-% SBR. Dies zeigt sich sowohl in Einzel- als auch in Doppelschichten von Lipo-Batterien.

Die Haftung bei gleichmäßiger Bindemittelverteilung ist bei einer Einschichtlackierung genauso hoch wie bei einer Zweischichtlackierung. Bei der zweischichtigen Lipo-Batteriebeschichtung hat die Grundschicht den gleichen Bindemittelgehalt wie die Einzelschicht, während die Deckschicht viel weniger Bindemittel enthält, B1 (SBR 4,97 %) 1+B2 (SBR 2,49 %) Die Haftung von C1 (SBR 7,46 % ) + C2 (SBR 0 %) stieg um 43,5 % relativ zu A (SBR 3,73 %). Daher können mit Lipo-Batterien beschichtete Elektroden mit SBR-Bindemittelgradienten den Gesamtbindemittelgehalt erheblich reduzieren, ohne die Haftung negativ zu beeinflussen.

5 Analyse der elektrischen Leistung von Lipo-Batterien

Wenn die Rate niedriger als 1 ° C ist, gibt es keinen Unterschied in der Kapazität der einschichtigen Beschichtung und der zweischichtigen Beschichtung. Bei höheren Raten kann der Lipo-Akku mit Doppelschichtbeschichtung eine höhere Kapazität freisetzen, und C1+C2 hat die höchste Kapazität bei hohen Raten. . Hinsichtlich der Zyklusleistung beträgt bei 1200 Zyklen die Restkapazität von A+A 87,7 %, die von B1+B2 87,6 % und die von C1+C2 89,1 %.

Die höhere Haftung der Lipo-Batterie-Mehrschichtelektroden trägt zur Langzeitstabilität bei. Im Vergleich zur einschichtigen Beschichtung hat die Lipo-Batterie-Zweischichtelektrode eine höhere Entladekapazität von bis zu 11,0 % und zeigt etwas bessere Ergebnisse in Bezug auf die Zyklenleistung.
Das Obige ist der gesamte Inhalt der Lipo-Batteriebeschichtung, die Ihnen von Lipo-Batterieherstellern zur Verfügung gestellt wird. Ich hoffe, dieser Artikel hilft Ihnen dabei, mehr über Lipo-Batterien zu erfahren. Weitere Informationen zu Lithiumbatterien finden Sie im Folgenden:
1s Lipo-Batterie-Design N/P-Verhältnis
Was ist das Hauptproblem beim superschnellen Laden des Power 2s Lipo-Akkus?

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