Scarsa pelabilità dell'elettrodo negativo della batteria Lipo: migliorata con doppio rivestimento

Quando batteria Lipo viene rivestita e asciugata, l'adesivo migra verso la superficie a causa della forza capillare, e con l'aumento della velocità di rivestimento della batteria Lipo e dello spessore del rivestimento, la migrazione dell'adesivo diventa più grave durante il processo di asciugatura, il che indebolisce ulteriormente il rivestimento e la raccolta. L'adesione tra i fluidi ha un impatto negativo sulle prestazioni della batteria Lipo. Per risolvere questo problema, è nata la tecnologia di rivestimento a doppio strato della batteria Lipo. Attraverso il rivestimento multistrato, il primer viene compensato con un alto rapporto di SBR.

Nello studio, combinando due sospensioni di batteria Lipo con diversi contenuti di SBR, la sospensione con legante SBR a gradiente è stata rivestita due volte. Tutti gli elettrodi della batteria Lipo sono costituiti da foglio di rame con uno strato inferiore del 50% dello spessore e uno strato superiore del 50% dello spessore, tre configurazioni a due strati (A+A, B1+B2 e C1+C2), contemporaneamente, con le rispettive sospensioni è stato preparato un elettrodo a singolo strato della batteria Lipo come riferimento comparativo.
Per il processo di rivestimento a doppio strato della batteria Lipo, possono esserci tre problemi: (1) infiltrazione d'aria; (2) striature longitudinali; (3) miscelazione degli strati superiore e inferiore. Successivamente, CNHL lipos, il produttore della batteria Lipo, introdurrà nel dettaglio il contenuto del rivestimento della batteria Lipo.

1 Difetto del rivestimento della batteria Lipo

Vista corrispondente della perla di rivestimento della batteria Lipo e della parte superiore del film di rivestimento, inclusi il rivestimento stabilizzante della batteria Lipo, i difetti di intrappolamento d'aria e i difetti di rigonfiamento del rivestimento
Lo strato inferiore della batteria Lipo è evidenziato con un tracciante ultravioletta (UV), che emette una luce blu sotto la luce UV, mentre lo strato superiore senza tracciante UV è nero. Se la portata volumetrica è troppo bassa, il filo di contatto in movimento diventa instabile e introduce aria nella sospensione della batteria Lipo.
Queste sostanze appaiono come bolle o striature nel rivestimento della batteria Lipo. Al contrario, se la portata volumetrica è troppo alta, il liquido viene spinto fuori dal rivestimento nella direzione del rivestimento, il che porta a striature miste nel rivestimento della batteria Lipo.

2 Fattori che influenzano la stabilità del rivestimento della batteria Lipo

Per studiare la stabilità dei rivestimenti delle batterie Lipo, ogni condizione di rivestimento della batteria Lipo con diverse velocità di rivestimento e spessori di film umido è stata valutata e classificata in tre categorie: senza difetti, limite inferiore e limite superiore. L'area tra il rivestimento senza difetti e quello difettoso è chiamata finestra di rivestimento.
1) Diverse velocità di rivestimento della batteria Lipo
Stabilità del rivestimento a distanza di 127 μm tra i rulli posteriori del rivestimento: a 0,5 m/min, lo spessore minimo del film umido per un rivestimento stabile senza difetti è di 87 μm, quando la velocità aumenta a 20 m/min, lo spessore aumenta a 90 μm, con valore massimo a 1 m/min.
2) Diverso spessore del film umido della batteria Lipo
A 0,5 m/min, lo spessore massimo del film umido prima dell'espansione del rigonfiamento era di 147 μm, che è diminuito a 133 μm a 20 m/min. I difetti si trovano nella regione di rivestimento stabile tra i limiti di stabilità e lo spessore del film umido può variare senza difetti di rivestimento. Non si verifica miscelazione degli strati tra questi limiti di stabilità. Si può osservare che lo spessore minimo del film umido del film difettoso a doppio strato è più alto rispetto a quello a strato singolo, a una velocità di rivestimento di 20 m/min, lo strato singolo è 64 μm e il doppio strato è 90 μm.

Quando la distanza maggiore è di 420 μm, il limite inferiore dello spessore del film umido difettoso della batteria Lipo è di 300 μm. Il limite superiore dello spessore del film umido è di 510 μm a 0,5 m/min e 450 μm a 20 m/min. Lo spessore minimo del film umido a doppio strato della batteria Lipo è anche significativamente più alto rispetto a quello a strato singolo. Ciò è causato dalle condizioni di flusso nel menisco a monte. Se si forma un flusso Couette nella distanza senza la sovrapposizione del flusso di Poiseuille, l'equilibrio di pressione simulato è approssimativamente bilanciato.
Questo è il caso quando lo spessore del film umido della batteria Lipo è la metà della distanza del rivestimento a strato singolo. Per il rivestimento a doppio strato, il 50% dello spessore del film umido corrispondente è stato decisivo in questo studio.
Nel caso dello slot die a doppio strato della batteria Lipo, questo flusso è diverso dal flusso nello slot die a strato singolo, dove si creano due flussi di fluido a causa delle due porte di alimentazione dello slot die a doppio strato.
Per i rivestimenti stabilizzanti della batteria Lipo con spessore minimo del film umido, i flussi Couette e Poi cloud si sovrappongono in più strati, risultando in uno spessore del film umido della batteria Lipo più elevato.

Oltre alle modalità di guasto proposte di intrappolamento d'aria e rigonfiamento della batteria Lipo, ci sono anche difetti di rivestimento misto a due strati della batteria Lipo. I marcatori UV-attivi sono stati visualizzati tramite il setup sperimentale proposto e uno strato di miscelazione (una miscela di due strati, lo strato inferiore della batteria Lipo era blu con tracciante UV, e lo strato superiore della batteria Lipo era nero non pigmentato, rilevabile otticamente)

3 punti di processo in cui la batteria Lipo slot die viene miscelata

Il punto di processo di miscelazione determinato sperimentalmente è al di sotto dello spessore minimo del film umido per l'infiltrazione d'aria, pertanto, solo a velocità di rivestimento molto basse della batteria Lipo di 0,2 e 0,5 m/min, può essere osservata la modalità di guasto della miscelazione della batteria Lipo. Non è stata rilevata miscelazione a velocità di rivestimento superiori a 1 m/min e sopra lo spessore minimo del film umido. La miscelazione è causata dal riflusso all'interno delle perle rivestite e dal vortice intenso risultante.

La letteratura indica che la modalità di guasto della batteria Lipo si verifica quando lo spessore dello strato del primer è inferiore a un terzo della distanza del rullo posteriore. Per i rivestimenti della batteria Lipo utilizzati in questo studio, i rapporti di spessore tra rivestimento superiore e primer erano del 50%, il che ha portato a uno spessore critico dello strato inferiore ben al di sotto dello spessore minimo del film umido nell'intervallo di velocità rilevante, quindi il composto della batteria Lipo era fuori dalla finestra di processo di questo esperimento.

4 Analisi della resistenza al distacco del rivestimento della batteria Lipo

La resistenza al distacco della batteria Lipo può ben caratterizzare l'effetto di legame tra la lamina e il rivestimento, e può anche osservare indirettamente la migrazione dell'adesivo. Adesione sotto diverse formulazioni di primer e rivestimento superiore della batteria Lipo: l'adesione è principalmente determinata dal contenuto di SBR vicino alla lamina di raccolta, maggiore è il rapporto, maggiore è l'adesione.
Raddoppiando direttamente il contenuto di SBR sulla lamina della batteria Lipo, l'adesione è aumentata approssimativamente di due volte, da 23 N/m per il 3,7% in peso di SBR a 44 N/m per uno strato singolo di 7,4% in peso di SBR. Ciò è evidente sia negli strati singoli che doppi della batteria Lipo.

L'adesione con una distribuzione uniforme del legante per un rivestimento monostrato è alta quanto quella per un rivestimento a due strati. Per il rivestimento bilayer della batteria Lipo, il primer ha lo stesso contenuto di legante del rivestimento singolo, mentre il rivestimento superiore ha molto meno legante, B1 (SBR 4,97%) 1+B2 (SBR 2,49%) L'adesione di C1 (SBR 7,46%) + C2 (SBR 0%) è aumentata del 43,5% rispetto ad A (SBR 3,73%). Pertanto, gli elettrodi rivestiti con batteria Lipo con gradienti di legante SBR possono ridurre significativamente il contenuto totale di legante senza alcun impatto negativo sull'adesione.

5 Analisi delle prestazioni elettriche della batteria Lipo

Quando la velocità è inferiore a 1C, non vi è differenza nella capacità tra il rivestimento monostrato e quello a doppio strato. A velocità più elevate, la batteria Lipo con rivestimento a doppio strato può rilasciare una capacità maggiore, e C1+C2 ha la capacità più alta a velocità elevate. In termini di prestazioni cicliche, a 1200 cicli, la capacità residua di A+A è dell'87,7%, quella di B1+B2 è dell'87,6% e quella di C1+C2 è del 89,1%.

L'adesione superiore degli elettrodi multistrato della batteria Lipo contribuisce alla stabilità a lungo termine. Rispetto al rivestimento monostrato, l'elettrodo a due strati della batteria Lipo ha una capacità di scarica superiore fino all'11,0% e mostra risultati leggermente migliori in termini di prestazioni cicliche.
Quanto sopra è il contenuto completo del rivestimento della batteria Lipo fornito dai produttori di batterie Lipo. Spero che questo articolo ti aiuti a conoscere meglio la batteria Lipo. Per maggiori informazioni sulle batterie al litio, si prega di leggere quanto segue:
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