Tipos comunes de defectos de la pieza polar de la batería lipo 4s y su influencia y detección

En la actualidad, en el proceso de preparación de piezas polares de batería lipo 4s , se utilizan cada vez más tecnologías de detección en línea, para identificar de manera efectiva los defectos de fabricación de los productos, eliminar productos defectuosos y retroalimentación oportuna a la línea de producción, para así como para realizar ajustes en el proceso de producción de forma automática o manual. , reduce la tasa de defectos.
En la siguiente parte, CNHL , el fabricante de la batería lipo de litio 4s, presentará brevemente el nuevo método de tecnología de detección de defectos superficiales de la batería lipo de litio 4s: la tecnología de imagen térmica infrarroja y la relación entre estos diferentes defectos y el rendimiento electroquímico. Ver un estudio en profundidad sobre esto por D. Mohanty et al.

1 Defectos comunes en la superficie de las piezas polares de la batería lipo de litio 4s

La Figura 1 es un defecto común en la superficie de la pieza polar de la batería lipo de litio 4s, la izquierda es una imagen óptica y la derecha es una imagen capturada por una cámara termográfica.

Fig. 1 Defectos comunes en la superficie de la pieza polar: (a, b) bolsas levantadas/aglomerados; (c, d) Gotas/agujeros; (e, f) Cuerpos extraños metálicos; (g, h) Recubrimiento desigual
(a, b) Fardos/aglomerados elevados, tales defectos pueden ocurrir si la suspensión se agita de manera desigual o si la velocidad de alimentación del recubrimiento es inestable. La aglomeración del aglutinante y el agente conductor de negro de carbón da como resultado un bajo contenido de ingrediente activo y piezas polares livianas.
(c, d) Gotas/agujeros, estas áreas defectuosas no están recubiertas y generalmente son creadas por burbujas de aire en la suspensión. Reducen la cantidad de material activo y exponen el colector de corriente al electrolito, reduciendo así la capacidad electroquímica.
(e, f) Materia extraña de metal, materia extraña de metal introducida en lodo o equipo y medio ambiente, la materia extraña de metal es muy dañina para la batería lipo de litio 4s. Las partículas de metal de mayor tamaño perforan directamente el separador, lo que provoca un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo, que es un cortocircuito físico. Además, cuando la materia extraña metálica se mezcla en el electrodo positivo, el potencial del electrodo positivo aumenta después de la carga, el metal se disuelve, se difunde a través del electrolito y luego se precipita en la superficie del electrodo negativo y finalmente perfora el diafragma y forma un cortocircuito. , que es un cortocircuito de disolución química. Los cuerpos extraños metálicos más comunes en el sitio de la fábrica de baterías lipo 4s son Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, etc.
(g, h) Recubrimiento desigual, como una mezcla insuficiente de la suspensión, es probable que aparezcan rayas cuando la finura de las partículas es grande, lo que da como resultado un recubrimiento desigual, lo que afectará la consistencia de la capacidad de la batería lipo 4s e incluso aparecerá no tener ningún tipo de recubrimiento Las franjas tienen un impacto tanto en la capacidad como en la seguridad.

2 tecnología de detección de defectos de superficie de pieza polar de batería lipo de litio 4s

Las imágenes térmicas infrarrojas (IR) se utilizan para detectar pequeños defectos en las piezas polares secas que podrían dañar el rendimiento de las baterías lipo de litio 4s. Durante la inspección en línea, si se detectan defectos o contaminantes en los electrodos, márquelos en las piezas polares, elimínelos en procesos posteriores y envíelos de regreso a la línea de producción para ajustar el proceso a tiempo para eliminar los defectos. El infrarrojo es una onda electromagnética que tiene la misma naturaleza que las ondas de radio y la luz visible. El uso de un dispositivo electrónico especial para convertir la distribución de temperatura de la superficie del objeto en una imagen visible para el ojo humano, y mostrar la distribución de temperatura de la superficie del objeto en diferentes colores, se denomina tecnología de imagen térmica infrarroja, y este dispositivo electrónico se denomina cámara termográfica infrarroja. Todos los objetos por encima del cero absoluto (-273°C) emiten radiación infrarroja.
Como se muestra en la Figura 2, una cámara termográfica infrarroja (cámara IR) utiliza un detector infrarrojo y una lente de objetivo de imagen óptica para recibir el patrón de distribución de energía de radiación infrarroja del objeto objetivo medido y reflejarlo en el elemento fotosensible del detector infrarrojo para obtener una imagen térmica infrarroja. , esta imagen térmica corresponde al campo de distribución térmica en la superficie del objeto. Cuando hay defectos en la superficie del objeto, habrá un cambio de temperatura en esta área. Por lo tanto, esta tecnología también se puede utilizar para detectar defectos en la superficie del objeto, especialmente para algunos defectos que no se pueden resolver mediante métodos de detección óptica. Cuando la pieza polar seca de la batería lipo de litio 4s se prueba en línea, primero la pieza polar es irradiada por una lámpara de flash, y la temperatura de la superficie cambia, y luego la temperatura de la superficie es detectada por una cámara termográfica. La imagen de distribución térmica se visualiza, y la imagen se procesa y analiza en tiempo real, y los defectos de la superficie se detectan y marcan a tiempo. La investigación de D. Mohanty instaló una cámara termográfica en la salida del horno de secado de la recubridora para detectar la imagen de distribución de temperatura en la superficie de la pieza polar.
Figura 2. Diagrama esquemático del aspecto de la superficie de la pieza polar detectada por la cámara termográfica

La figura 3(a) es la distribución de temperatura de la superficie de recubrimiento del electrodo de cátodo NMC detectado por la cámara termográfica, que contiene un defecto muy pequeño que no se puede distinguir a simple vista. La curva de distribución de temperatura correspondiente al segmento de línea en el camino se muestra en el recuadro, y hay un pico de temperatura en el punto de defecto.
En el recuadro correspondiente a la imagen de la Fig. 3(b), la temperatura aumenta localmente, lo que corresponde al defecto en la superficie de la pieza polar.
La figura 4 es un gráfico de la distribución de temperatura superficial de la pieza polar negativa que muestra la existencia de defectos, donde los picos con temperatura aumentada corresponden a burbujas o aglomerados, y las regiones con temperatura disminuida corresponden a poros o dropouts.

Figura 3 Distribución de temperatura de imágenes térmicas en la superficie del electrodo positivo
Figura 4 Distribución de la temperatura de la imagen térmica en la superficie de la pieza polar negativa
Se puede ver que la detección de imágenes térmicas de la distribución de temperatura es un buen método para detectar defectos superficiales de piezas polares y se puede utilizar para el control de calidad de la fabricación de piezas polares.

3 La influencia de los defectos de la superficie de la pieza polar de la batería lipo 4s de litio en el rendimiento de la batería lipo 4s

(1) Influencia en la tasa de capacidad y la eficiencia de Coulomb de la batería lipo 4s

La Figura 5 es la curva de influencia de los aglomerados y los agujeros de alfiler en la tasa de capacidad y la eficiencia culómbica de la batería lipo 4s. Los aglomerados en realidad pueden aumentar la capacidad de la batería lipo 4s, pero reducirán la eficiencia culómbica. El agujero de alfiler reduce la capacidad y la eficiencia culómbica de la batería lipo 4s, y la eficiencia culómbica cae considerablemente a tasas altas.

Fig.5 Influencia de los aglomerados positivos y los agujeros de alfiler en la tasa de capacidad y la eficiencia culómbica de la batería lipo 4s

La figura 6 es la curva de influencia del revestimiento desigual y la materia extraña metálica Co y Al en la capacidad de velocidad y la eficiencia coulombiana de la batería lipo 4s, revestimiento desigual La capacidad de masa unitaria de la batería lipo 4s se reduce en un 10%-20%, pero la capacidad de toda la batería lipo 4s se ha reducido en un 60%, lo que demuestra que la calidad de los seres vivos en la pieza polar se ha reducido significativamente. La materia extraña de metal Co reduce la capacidad y la eficiencia de Coulomb, e incluso a altas tasas de 2C y 5C, no hay capacidad en absoluto, lo que puede deberse a la formación de aleaciones por el metal Co en la reacción electroquímica, lo que dificulta la delitiación y el litio. intercalación, o puede estar bloqueado por partículas de metal. Los poros del separador provocan microcortocircuitos.
Fig. 6 Influencia del revestimiento de cátodo desigual y la materia extraña metálica Co y Al en la capacidad de tasa y la eficiencia coulombic de la batería lipo 4s
Resumen de los defectos de la pieza del polo positivo: Los agregados en el recubrimiento de la pieza del polo positivo reducen la eficiencia de Coulombic de la batería lipo 4s. Los agujeros de alfiler en el revestimiento del cátodo reducen la eficiencia de Coulombic, lo que da como resultado un rendimiento de velocidad deficiente, especialmente a altas densidades de corriente. Los recubrimientos no uniformes muestran un bajo rendimiento de velocidad. La contaminación por partículas de metal puede causar microcortocircuitos, lo que puede reducir en gran medida la capacidad de la batería lipo 4s.

(2) Los resultados de la influencia de los defectos superficiales de la pieza polar en el ciclo de velocidad de la batería se resumen a continuación:

Aglomeración: a 2C, la tasa de retención de capacidad de la batería lipo 4s de la pieza polar no defectuosa es del 70 % durante 200 ciclos, y la batería lipo 4s defectuosa es del 12 %. A 5C, la tasa de mantenimiento de la capacidad de la batería lipo 4s de la pieza polar no defectuosa es del 50 % durante 200 ciclos, y la batería lipo 4s defectuosa es del 50 %. batería14%.
Pinhole: la disminución de la capacidad es obvia, pero no tan rápida como el defecto del aglomerado. La tasa de retención de capacidad de 2C y 5C después de 200 ciclos es 47% y 40%, respectivamente.
Cuerpo extraño de metal: la capacidad de cuerpo extraño de metal es casi 0 después de varios ciclos de cuerpo extraño de metal, y la capacidad de ciclo de 5C de la lámina de aluminio de cuerpo extraño de metal disminuye significativamente.
Rayas de lámina con fugas: bajo la misma área de lámina de fuga, en comparación con una franja grande (tasa de retención de capacidad del 47% para 200 ciclos a 5C), la capacidad de la batería lipo 4s con múltiples franjas pequeñas disminuye más rápido (200 ciclos a 5C). La tasa de retención de capacidad del segundo ciclo es del 7 %. Esto demuestra que cuanto mayor es el número de rayas, mayor es el impacto en el ciclo de la batería lipo 4s.
Bueno, lo anterior es el contenido completo de los tipos de defectos de la pieza polar de la batería lipo 4s, su impacto y los métodos de detección que CNHL le presentó hoy. Creo que después de leer el texto completo, la comprensión de todos sobre la pieza polar de la batería lipo 4s se ha profundizado. Más baterías de litio La información se actualiza continuamente, nos vemos en el próximo número.