Descamação pobre do eletrodo negativo da bateria Lipo: melhorada por dupla camada

Quando a bateria Lipo é revestida e seca, o adesivo migra para a superfície devido à força capilar, e à medida que a velocidade de revestimento da bateria Lipo aumenta e a espessura do revestimento cresce, a migração do adesivo torna-se mais grave durante o processo de secagem, o que enfraquece ainda mais o revestimento e a recolha. A adesão entre os fluidos tem um impacto negativo no desempenho da bateria Lipo. Para resolver este problema, surgiu a tecnologia de revestimento duplo da bateria Lipo. Através do revestimento em múltiplas camadas, o primer é compensado com uma alta proporção de SBR.

No estudo, combinando duas pastas de bateria Lipo com diferentes conteúdos de SBR, a pasta com ligante SBR em gradiente foi revestida em dupla camada. Todos os eletrodos da bateria Lipo consistem em folha de cobre com uma camada inferior de 50% da espessura e uma camada superior de 50% da espessura, três configurações de duas camadas (A+A, B1+B2 e C1+C2), ao mesmo tempo, com as respetivas pastas foi preparado um eletrodo de bateria Lipo de camada única A como referência comparativa.
Para o processo de revestimento duplo da bateria Lipo, podem surgir três problemas: (1) infiltração de ar; (2) estrias longitudinais; (3) mistura das camadas superior e inferior. De seguida, CNHL lipos, o fabricante da bateria Lipo, irá apresentar detalhadamente o conteúdo do revestimento da bateria Lipo.

1 Defeito no revestimento da bateria Lipo

Vista correspondente do cordão de revestimento da bateria Lipo e topo do filme de revestimento, incluindo revestimento estabilizador da bateria Lipo, defeitos de incorporação de ar e defeitos de abaulamento no revestimento
A camada inferior da bateria Lipo é destacada com um marcador ultravioleta (UV), que brilha em azul sob luz UV, e a camada superior sem marcador UV é preta. Se o fluxo volumétrico for demasiado baixo, o fio de contacto móvel torna-se instável e introduz ar na pasta da bateria Lipo.
Estas substâncias aparecem como bolhas ou estrias no revestimento da bateria Lipo. Por outro lado, se a taxa de fluxo volumétrico for demasiado alta, o líquido é forçado para fora do revestimento na direção do revestimento, o que leva a estrias misturadas no revestimento da bateria Lipo.

2 Fatores que afetam a estabilidade do revestimento da bateria Lipo

Para estudar a estabilidade dos revestimentos da bateria Lipo, cada condição de revestimento da bateria Lipo com diferentes velocidades de revestimento e espessuras de filme húmido foi avaliada e classificada em três categorias: sem defeito, limite inferior e limite superior. A área entre o revestimento sem defeitos e o revestimento com defeitos é chamada de janela de revestimento.
1) Diferentes velocidades de revestimento da bateria Lipo
Estabilidade do revestimento a 127μm de folga entre os rolos traseiros de revestimento: a 0,5m/min, a espessura mínima do filme húmido para revestimento estável sem defeitos é 87μm, quando a velocidade aumenta para 20m/min, a espessura aumenta para 90μm, com valor máximo a 1m/min.
2) Diferentes espessuras de filme húmido da bateria Lipo
A 0,5m/min, a espessura máxima do filme húmido antes da expansão do abaulamento foi 147μm, que diminuiu para 133μm a 20m/min. Os defeitos encontram-se na região de revestimento estável entre os limites de estabilidade e a espessura do filme húmido pode variar sem defeitos no revestimento. Não ocorre mistura de camadas entre estes limites de estabilidade. Pode-se observar que a espessura mínima do filme húmido do filme duplo com defeito é superior à do filme de camada única, a uma velocidade de revestimento de 20 m/min, a camada única é 64 μm e a dupla camada é 90 μm.

Quando a folga maior é de 420 μm, o limite inferior da espessura do filme húmido com defeito da bateria Lipo é 300 μm. O limite superior da espessura do filme húmido é 510 μm a 0,5 m/min e 450 μm a 20 m/min. A espessura mínima do filme húmido da camada dupla da bateria Lipo é também significativamente superior à da camada única. Isto é causado pelas condições de fluxo no menisco a montante. Se se formar um fluxo de Couette na folga sem a sobreposição do fluxo de Poiseuille, o equilíbrio de pressão simulado é aproximadamente equilibrado.
Este é o caso quando a espessura do filme húmido da bateria Lipo é metade da folga do revestimento de camada única. Para o revestimento em dupla camada, 50% da espessura correspondente do filme húmido foi decisivo neste estudo.
No caso do slot die de dupla camada da bateria Lipo, este fluxo é diferente do fluxo no slot die de camada única, onde são criados dois fluxos de fluido devido às duas entradas do slot die de dupla camada.
Para os revestimentos estabilizadores da bateria Lipo com espessura mínima do filme húmido, os fluxos de Couette e Poiseuille são sobrepostos em múltiplas camadas, resultando numa maior espessura do filme húmido da bateria Lipo.

Além dos modos de falha propostos de incorporação de ar e inchaço da bateria Lipo, existem também defeitos de revestimento misto em duas camadas da bateria Lipo. Os marcadores ativos UV foram visualizados pelo dispositivo experimental proposto e uma camada de mistura (uma mistura de duas camadas, a camada inferior da bateria Lipo era azul com marcador UV, e a camada superior da bateria Lipo era preta não pigmentada, que pode ser detetada opticamente)

3 Pontos do processo onde ocorre mistura no slot die da bateria Lipo

O ponto de processo de mistura determinado experimentalmente está abaixo da espessura mínima do filme húmido para infiltração de ar, portanto, apenas a velocidades muito baixas de revestimento da bateria Lipo de 0,2 e 0,5 m/min, o modo de falha de mistura da bateria Lipo pode ser observado. Não foi detectada mistura a velocidades de revestimento superiores a 1 m/min e acima da espessura mínima do filme húmido. A mistura é causada por refluxo dentro dos cordões revestidos e pelo consequente vórtice intenso.

A literatura indica que o modo de falha da bateria Lipo ocorre quando a espessura da camada do primer é inferior a um terço da folga do rolo traseiro. Para os revestimentos da bateria Lipo usados neste estudo, as proporções de espessura da camada superior e da camada base foram de 50%, o que resultou numa espessura crítica da camada inferior bem abaixo da espessura mínima do filme húmido na gama de velocidades relevante, pelo que o composto da bateria Lipo estava fora da janela de processo deste experimento.

4 Análise da resistência à descolagem do revestimento da bateria Lipo

A resistência à descolagem da bateria Lipo pode caracterizar bem o efeito de ligação entre a folha e o revestimento, e também pode observar indiretamente a migração do adesivo. Adesão sob diferentes formulações da camada base e da camada superior da bateria Lipo: A adesão é principalmente determinada pelo conteúdo de SBR próximo à folha de recolha, quanto maior a proporção, maior a adesão.
Ao duplicar o conteúdo de SBR diretamente na folha da bateria Lipo, a adesão também aumentou aproximadamente duas vezes, de 23 N/m para 3,7% em peso de SBR para 44 N/m para uma camada única de 7,4% em peso de SBR. Isto é evidente tanto em camadas únicas como duplas da bateria Lipo.

A adesão com uma distribuição uniforme do ligante para um revestimento de camada única é tão alta quanto para um revestimento de duas camadas. Para o revestimento em dupla camada da bateria Lipo, a camada base tem o mesmo conteúdo de ligante que a camada única, enquanto a camada superior tem muito menos ligante, B1 (SBR 4,97%) 1+B2 (SBR 2,49%) A adesão de C1 (SBR 7,46%) + C2 (SBR 0%) aumentou 43,5% relativamente a A (SBR 3,73%). Portanto, os eletrodos revestidos da bateria Lipo com gradientes de ligante SBR podem reduzir significativamente o conteúdo total de ligante sem qualquer impacto negativo na adesão.

5 Análise do desempenho elétrico da bateria Lipo

Quando a taxa é inferior a 1C, não há diferença na capacidade entre o revestimento de camada única e o de dupla camada. A taxas mais elevadas, a bateria Lipo com revestimento de dupla camada pode libertar maior capacidade, e C1+C2 tem a maior capacidade a altas taxas. Em termos de desempenho em ciclos, aos 1200 ciclos, a capacidade remanescente de A+A é 87,7%, a de B1+B2 é 87,6%, e a de C1+C2 é 89,1%.

A maior adesão dos eletrodos multilayer da bateria Lipo contribui para a estabilidade a longo prazo. Comparado com o revestimento de camada única, o eletrodo de duas camadas da bateria Lipo tem uma capacidade de descarga até 11,0% superior, e apresenta resultados ligeiramente melhores em termos de desempenho em ciclos.
O acima é o conteúdo completo do revestimento da bateria Lipo trazido por fabricantes da bateria Lipo. Espero que este artigo o ajude a aprender mais sobre a bateria Lipo. Para mais informações sobre baterias de lítio, por favor leia o seguinte:
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