리포 배터리 음극의 불량 박리: 이중 코팅으로 개선됨

Lipo 배터리를 코팅하고 건조할 때, 접착제는 모세관 현상으로 인해 표면으로 이동하며, Lipo 배터리의 코팅 속도가 증가하고 코팅 두께가 두꺼워질수록 건조 과정에서 접착제의 이동이 심해져 도포 및 집합체 간의 접착력이 약화되어 Lipo 배터리 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 이 문제를 해결하기 위해 Lipo 배터리 이중층 코팅 기술이 등장했으며, 다층 코팅을 통해 프라이머에 높은 비율의 SBR이 보충됩니다.

연구에서는 서로 다른 SBR 함량을 가진 두 가지 Lipo 배터리 슬러리를 결합하여, 그라데이션 SBR 바인더가 포함된 슬러리를 이중 코팅했습니다. 모든 Lipo 배터리 전극은 구리 호일로 구성되며, 하단층과 상단층 각각 50% 두께로 세 가지 이중층 구성(A+A, B1+B2, C1+C2)이 있으며, 동시에 각각의 슬러리로 단일층 Lipo 배터리 전극도 비교 참조용으로 준비했습니다.
Lipo 배터리 이중층 코팅 공정에서는 세 가지 문제가 있을 수 있습니다: (1) 공기 침투; (2) 세로 줄무늬; (3) 상하층 혼합. 다음으로, CNHL lipos는 Lipo 배터리 제조업체로서 Lipo 배터리 코팅 내용을 자세히 소개할 것입니다.

1 Lipo 배터리 코팅 결함

Lipo 배터리 코팅 비드 및 코팅 필름 상단의 해당 뷰, Lipo 배터리 안정화 코팅, 공기 유입 코팅 결함 및 팽창 코팅 결함 포함
Lipo 배터리의 하단층은 자외선(UV) 트레이서로 강조되어 UV 빛 아래에서 파란색으로 빛나며, UV 트레이서가 없는 상단층은 검은색입니다. 체적 유량이 너무 낮으면 이동 접촉 와이어가 불안정해져 Lipo 배터리 슬러리에 공기가 유입됩니다.
이 물질들은 Lipo 배터리 코팅에서 기포나 줄무늬로 나타납니다. 반대로, 체적 유량이 너무 높으면 액체가 코팅 방향으로 강제로 밀려 나가 Lipo 배터리 코팅에 혼합된 줄무늬가 생깁니다.

Lipo 배터리 코팅 안정성에 영향을 미치는 2가지 요인

Lipo 배터리 코팅의 안정성을 연구하기 위해, 서로 다른 코팅 속도와 습식 필름 두께를 가진 Lipo 배터리의 각 코팅 조건을 평가하고 무결함, 하한, 상한의 세 가지 범주로 분류했습니다. 무결함 코팅과 결함 있는 코팅 사이의 영역을 코팅 윈도우라고 합니다.
1) Lipo 배터리의 다른 코팅 속도
코팅 백 롤 간 127 μm 간극에서의 코팅 안정성: 0.5 m/min에서 결함 없는 안정 코팅의 최소 습막 두께는 87 μm이며, 속도가 20 m/min로 증가하면 두께는 90 μm로 증가하고, 1 m/min에서 최고값을 나타냅니다.
2) Lipo 배터리의 다른 습막 두께
0.5 m/min에서 팽창 전 최대 습막 두께는 147 μm였으며, 20 m/min에서는 133 μm로 감소했습니다. 결함은 안정성 한계와 습막 두께 사이의 안정 코팅 영역에 있으며, 결함 없는 코팅 결함 없이 습막 두께가 변할 수 있습니다. 이 안정성 한계 사이에서는 층 간 혼합이 발생하지 않습니다. 결함 있는 이중층 필름의 최소 습막 두께가 단일층보다 높음을 알 수 있으며, 20 m/min 코팅 속도에서 단일층은 64 μm, 이중층은 90 μm입니다.

더 큰 간극이 420 μm일 때, Lipo 배터리 결함 습막 두께의 하한은 300 μm입니다. 습막 두께의 상한은 0.5 m/min에서 510 μm, 20 m/min에서 450 μm입니다. Lipo 배터리 이중층 습막의 최소 습막 두께도 단일층보다 상당히 높습니다. 이는 상류 메니스크스의 흐름 조건에 의해 발생합니다. Poiseuille 흐름의 중첩 없이 간극 내에 Couette 흐름이 형성되면, 시뮬레이션된 압력 균형은 대략 균형을 이룹니다.
이는 Lipo 배터리 습막 두께가 단일층 코팅의 간극의 절반일 때의 경우입니다. 이중층 코팅의 경우, 본 연구에서 해당 습막 두께의 50%가 결정적이었습니다.
Lipo 배터리 이중층 슬롯 다이의 경우, 이 흐름은 단일층 슬롯 다이의 흐름과 다르며, 이중층 슬롯 다이의 두 개 공급 포트로 인해 두 개의 유체 흐름이 생성됩니다.
최소 습막 두께를 가진 Lipo 배터리 안정화 코팅의 경우, Couette 및 Poi 클라우드 흐름이 여러 층에 걸쳐 중첩되어 더 높은 Lipo 배터리 습막 두께를 초래합니다.

Lipo 배터리 공기 유입 및 팽창의 제안된 실패 모드 외에도, Lipo 배터리의 2층 혼합 코팅 결함도 존재합니다. UV 활성 마커는 제안된 실험 장치를 통해 시각화되었으며, 한 층의 혼합(두 층의 혼합물, 하단 Lipo 배터리는 UV 트레이서가 포함된 파란색, 상단 Lipo 배터리는 무색 검정색으로 광학적으로 감지 가능)이 관찰되었습니다.

Lipo 배터리 슬롯 다이가 혼합되는 3가지 공정 지점

실험적으로 결정된 혼합 공정 지점은 공기 침투의 최소 습막 두께보다 낮으므로, 매우 낮은 0.2 및 0.5 m/min의 Lipo 배터리 코팅 속도에서만 Lipo 배터리 혼합의 실패 모드를 관찰할 수 있습니다. 1 m/min 이상의 코팅 속도 및 최소 습막 두께 이상에서는 혼합이 감지되지 않았습니다. 혼합은 코팅된 비드 내의 역류와 그로 인한 강한 소용돌이 현상에 의해 발생합니다.

문헌에 따르면 Lipo 배터리의 고장 모드는 프라이머 층 두께가 백롤 간극의 3분의 1 미만일 때 발생합니다. 본 연구에 사용된 Lipo 배터리 코팅의 경우, 탑 코트와 베이스 코트 두께 비율이 50%로, 관련 속도 범위 내 최소 습식 필름 두께보다 훨씬 낮은 임계 하층 두께를 초래하여, Lipo 배터리 복합체가 이 실험의 공정 창 밖에 있음을 의미합니다.

4 Lipo 배터리 코팅의 박리 강도 분석

Lipo 배터리의 박리 강도는 포일과 도포층 간의 접착 효과를 잘 나타내며, 접착제의 이동도 간접적으로 관찰할 수 있습니다. Lipo 배터리 베이스 코트와 탑 코트의 다양한 조성에서의 접착력: 접착력은 주로 집전체 포일 근처의 SBR 함량에 의해 결정되며, 비율이 클수록 접착력이 커집니다.
Lipo 배터리 포일에 SBR 함량을 직접 두 배로 늘리면 접착력도 약 두 배로 증가하여, 3.7 중량% SBR에서 23 N/m였던 것이 7.4 중량% SBR 단일층에서 44 N/m로 증가했습니다. 이는 단일층과 이중층 모두에서 명확히 나타납니다.

단일층 코팅의 균일한 바인더 분포에 의한 접착력은 이중층 코팅과 동일하게 높습니다. Lipo 배터리 이중층 코팅의 경우, 베이스 코팅은 단일 코팅과 동일한 바인더 함량을 가지며, 탑 코팅은 훨씬 적은 바인더를 포함합니다. B1 (SBR 4.97%) 1+B2 (SBR 2.49%)와 비교하여 C1 (SBR 7.46%) + C2 (SBR 0%)의 접착력은 A (SBR 3.73%) 대비 43.5% 증가했습니다. 따라서 SBR 바인더 농도 구배를 가진 Lipo 배터리 코팅 전극은 접착력에 부정적인 영향 없이 총 바인더 함량을 크게 줄일 수 있습니다.

5 Lipo 배터리 전기적 성능 분석

속도가 1C 미만일 때는 단일층 코팅과 이중층 코팅의 용량 차이가 없습니다. 더 높은 속도에서는 이중층 코팅된 Lipo 배터리가 더 높은 용량을 방출할 수 있으며, C1+C2가 고속에서 가장 높은 용량을 가집니다. 사이클 성능 측면에서 1200 사이클 시 A+A의 잔여 용량은 87.7%, B1+B2는 87.6%, C1+C2는 89.1%입니다.

Lipo 배터리 다층 전극의 높은 접착력은 장기 안정성에 기여합니다. 단일층 코팅과 비교할 때, Lipo 배터리 이중층 전극은 최대 11.0% 더 높은 방전 용량을 가지며, 사이클 성능 면에서도 약간 더 나은 결과를 보입니다.
위 내용은 Lipo 배터리 제조업체가 제공하는 Lipo 배터리 코팅의 전체 내용입니다. 이 기사가 Lipo 배터리에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 되길 바랍니다. 리튬 배터리에 대한 자세한 정보는 다음을 참조하십시오:
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