Jenis cacat potongan kutub baterai lipo 4s umum dan pengaruh serta deteksinya

Saat ini, dalam proses pembuatan potongan kutub baterai 4s lipo, semakin banyak teknologi deteksi online yang digunakan, sehingga dapat mengidentifikasi cacat produksi produk secara efektif, mengeliminasi produk cacat, dan memberikan umpan balik tepat waktu ke lini produksi, untuk melakukan penyesuaian proses produksi secara otomatis atau manual, mengurangi tingkat cacat.
Pada bagian berikut, CNHL, produsen baterai lithium 4s lipo, akan memperkenalkan secara singkat metode baru teknologi deteksi cacat permukaan baterai lithium 4s lipo - teknologi pencitraan termal inframerah dan hubungan antara berbagai cacat ini dengan kinerja elektrokimia. Lihat studi mendalam oleh D. Mohanty et al.

1 Cacat umum pada permukaan potongan kutub baterai lithium 4s lipo

Gambar 1 adalah cacat umum pada permukaan potongan kutub baterai lithium 4s lipo, kiri adalah gambar optik, dan kanan adalah gambar yang diambil oleh kamera termal.

Gbr. 1 Cacat umum pada permukaan potongan kutub: (a, b) Gumpalan/ aglomerat yang menonjol; (c, d) Dropout/ lubang jarum; (e, f) Partikel logam asing; (g, h) Lapisan tidak merata
(a, b) Gumpalan/ aglomerat yang menonjol, cacat seperti ini dapat terjadi jika slurry diaduk tidak merata atau laju pemberian lapisan tidak stabil. Penggumpalan binder dan agen konduktif karbon hitam mengakibatkan kandungan bahan aktif rendah dan potongan kutub yang ringan.
(c, d) Dropout/ lubang jarum, area cacat ini tidak dilapisi dan biasanya terbentuk oleh gelembung udara dalam slurry. Mereka mengurangi jumlah bahan aktif dan mengekspos kolektor arus ke elektrolit, sehingga mengurangi kapasitas elektrokimia.
(e, f) Partikel logam asing, partikel logam asing yang masuk ke dalam slurry atau peralatan dan lingkungan, partikel logam asing sangat berbahaya bagi baterai lithium 4s lipo. Partikel logam berukuran besar langsung menembus separator, menyebabkan korsleting antara elektroda positif dan negatif, yang merupakan korsleting fisik. Selain itu, ketika partikel logam asing tercampur ke dalam elektroda positif, potensial elektroda positif meningkat setelah pengisian, logam larut, menyebar melalui elektrolit, lalu mengendap di permukaan elektroda negatif, dan akhirnya menembus diafragma serta membentuk korsleting, yang merupakan korsleting pelarutan kimia. Partikel logam asing yang paling umum di lokasi pabrik baterai 4s lipo adalah Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, dll.
(g, h) Pelapisan tidak merata, seperti pencampuran slurry yang tidak cukup, garis-garis kemungkinan muncul ketika kehalusan partikel besar, menyebabkan pelapisan tidak merata, yang akan mempengaruhi konsistensi kapasitas baterai 4s lipo, bahkan muncul garis tanpa pelapisan sama sekali. Garis-garis ini berdampak pada kapasitas dan keamanan.

2 Teknologi deteksi cacat permukaan pole piece baterai lithium 4s lipo

Pencitraan termal inframerah (IR) digunakan untuk mendeteksi cacat kecil pada dry pole pieces yang dapat merusak kinerja baterai lithium 4s lipo. Selama inspeksi online, jika ditemukan cacat elektroda atau kontaminan, tandai pada pole pieces, hilangkan pada proses selanjutnya, dan berikan umpan balik ke lini produksi untuk menyesuaikan proses tepat waktu guna menghilangkan cacat. Inframerah adalah gelombang elektromagnetik yang memiliki sifat sama dengan gelombang radio dan cahaya tampak. Menggunakan perangkat elektronik khusus untuk mengubah distribusi suhu permukaan objek menjadi gambar yang dapat dilihat oleh mata manusia, dan menampilkan distribusi suhu permukaan objek dalam warna berbeda, disebut teknologi pencitraan termal inframerah, dan perangkat elektronik ini disebut pencitra termal inframerah. Semua objek di atas nol mutlak (-273°C) memancarkan radiasi inframerah.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sebuah pencitra termal inframerah (Kamera IR) menggunakan detektor inframerah dan lensa objektif pencitraan optik untuk menerima pola distribusi energi radiasi inframerah dari objek target yang diukur dan memantulkannya pada elemen fotosensitif detektor inframerah untuk memperoleh citra termal inframerah. Citra termal ini sesuai dengan bidang distribusi panas pada permukaan objek. Ketika terdapat cacat pada permukaan objek, akan terjadi pergeseran suhu di area tersebut. Oleh karena itu, teknologi ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi cacat pada permukaan objek, terutama untuk beberapa cacat yang tidak dapat diatasi oleh metode deteksi optik. Ketika dry pole piece baterai lithium 4s lipo diuji secara online, pertama-tama pole piece disinari oleh lampu kilat, dan suhu permukaan berubah, kemudian suhu permukaan dideteksi oleh pencitra termal. Gambar distribusi panas divisualisasikan, dan gambar diproses serta dianalisis secara real time, dan cacat permukaan dideteksi serta ditandai tepat waktu. Penelitian D. Mohanty memasang pencitra termal di outlet oven pengering coater untuk mendeteksi gambar distribusi suhu pada permukaan pole piece.
Gambar 2. Diagram skematik penampakan permukaan potongan kutub yang terdeteksi oleh pencitra termal

Gambar 3(a) adalah distribusi suhu permukaan lapisan elektroda katoda NMC yang terdeteksi oleh pencitra termal, yang mengandung cacat sangat kecil yang tidak dapat dibedakan dengan mata telanjang. Kurva distribusi suhu yang sesuai dengan segmen garis pada jalur ditunjukkan dalam inset, dan terdapat lonjakan suhu pada titik cacat.
Dalam kotak yang sesuai dengan gambar pada Gbr. 3(b), suhu meningkat secara lokal, yang sesuai dengan cacat pada permukaan potongan kutub.
Gambar 4 adalah grafik distribusi suhu permukaan potongan kutub negatif yang menunjukkan keberadaan cacat, di mana puncak dengan suhu meningkat sesuai dengan gelembung atau aglomerat, dan daerah dengan suhu menurun sesuai dengan lubang jarum atau kehilangan material.

Gambar 3 Distribusi suhu pencitraan termal pada permukaan elektroda positif
Gambar 4 Distribusi suhu pencitraan termal pada permukaan potongan kutub negatif
Dapat dilihat bahwa deteksi distribusi suhu dengan pencitraan termal adalah metode yang baik untuk mendeteksi cacat permukaan potongan kutub, dan dapat digunakan untuk kontrol kualitas pembuatan potongan kutub.

3 Pengaruh cacat permukaan potongan kutub baterai lipo lithium 4s terhadap kinerja baterai lipo 4s

(1) Pengaruh terhadap kapasitas laju dan efisiensi Coulomb baterai lipo 4s

Gambar 5 adalah kurva pengaruh aglomerat dan lubang jarum terhadap kapasitas laju dan efisiensi coulomb dari baterai lipo 4s. Aglomerat sebenarnya dapat meningkatkan kapasitas baterai lipo 4s, tetapi akan mengurangi efisiensi coulomb. Lubang jarum mengurangi kapasitas dan efisiensi coulomb baterai lipo 4s, dan efisiensi coulomb turun drastis pada laju tinggi.

Gbr.5 Pengaruh aglomerat positif dan lubang jarum terhadap kapasitas laju dan efisiensi coulomb dari baterai lipo 4s

Gbr.6 adalah kurva pengaruh pelapisan tidak merata dan benda asing logam Co dan Al pada kapasitas laju dan efisiensi coulomb baterai lipo 4s, pelapisan tidak merata mengurangi kapasitas massa satuan baterai lipo 4s sebesar 10%-20%, tetapi kapasitas seluruh baterai lipo 4s turun sebesar 60%, yang menunjukkan kualitas makhluk hidup dalam potongan kutub telah berkurang secara signifikan. Benda asing logam Co mengurangi kapasitas dan efisiensi Coulomb, bahkan pada laju tinggi 2C dan 5C, tidak ada kapasitas sama sekali, yang mungkin disebabkan oleh pembentukan paduan oleh logam Co dalam reaksi elektrokimia, yang menghambat delithiasi dan interkalasi lithium, atau mungkin pori-pori separator tersumbat oleh partikel logam yang menyebabkan korsleting mikro.
Gbr.6 Pengaruh pelapisan katoda yang tidak merata dan benda asing logam Co dan Al pada kapasitas laju dan efisiensi coulomb baterai lipo 4s
Ringkasan cacat potongan kutub positif: Gumpalan dalam pelapisan potongan kutub positif mengurangi efisiensi Coulomb baterai lipo 4s. Lubang jarum pada pelapisan katoda mengurangi efisiensi Coulomb, menyebabkan kinerja laju yang buruk, terutama pada kerapatan arus tinggi. Pelapisan yang tidak merata menunjukkan kinerja laju yang buruk. Kontaminasi partikel logam dapat menyebabkan korsleting mikro, yang dapat sangat mengurangi kapasitas baterai lipo 4s.

(2) Hasil pengaruh cacat permukaan potongan kutub pada siklus laju baterai dirangkum sebagai berikut:

Penggumpalan: pada 2C, tingkat retensi kapasitas baterai lipo 4s potongan kutub tanpa cacat adalah 70% untuk 200 siklus, dan baterai lipo 4s yang cacat adalah 12%. Pada 5C, tingkat pemeliharaan kapasitas baterai lipo 4s potongan kutub tanpa cacat adalah 50% untuk 200 siklus, dan baterai lipo 4s yang cacat adalah 14%.
Lubang jarum: Penurunan kapasitas jelas, tetapi tidak secepat cacat penggumpalan. Tingkat retensi kapasitas pada 2C dan 5C setelah 200 siklus masing-masing adalah 47% dan 40%.
Benda asing logam: Kapasitas benda asing logam hampir 0 setelah beberapa siklus benda asing logam, dan kapasitas siklus 5C foil Al benda asing logam menurun secara signifikan.
Garis foil bocor: Di area foil bocor yang sama, dibandingkan dengan garis besar (tingkat retensi kapasitas 47% untuk 200 siklus pada siklus 5C), kapasitas baterai lipo 4s dengan beberapa garis kecil menurun lebih cepat (200 siklus pada siklus 5C). Tingkat retensi kapasitas siklus kedua adalah 7%). Ini menunjukkan bahwa semakin banyak garis, semakin besar dampaknya pada siklus baterai lipo 4s.
Nah, di atas adalah isi lengkap tentang jenis-jenis cacat potongan kutub baterai lipo 4s, dampaknya, dan metode deteksi yang dibawa CNHL untuk Anda hari ini. Saya percaya setelah membaca seluruh teks, pemahaman semua orang tentang potongan kutub baterai lipo 4s semakin dalam. Informasi lebih lanjut tentang baterai lithium terus diperbarui, sampai jumpa di edisi berikutnya.