Lipo pil negatif elektrodunun kötü soyulması: çift kaplama ile iyileştirildi

Lipo pil kaplandığında ve kurutulduğunda, yapıştırıcı kapiler kuvvet nedeniyle yüzeye göç eder ve Lipo pil kaplama hızı arttıkça ve kaplama kalınlığı arttıkça, kurutma sürecinde yapıştırıcının göçü daha ciddi hale gelir; bu da kaplama ve toplama arasındaki yapışmayı zayıflatır. Akışkanlar arasındaki yapışma, Lipo pil performansını olumsuz etkiler. Bu sorunu çözmek için Lipo pil çift katman kaplama teknolojisi ortaya çıkmıştır. Çok katmanlı kaplama yoluyla, astar yüksek oranda SBR ile telafi edilir.

Çalışmada, farklı SBR içeriklerine sahip iki Lipo pil süspansiyonu birleştirilerek, gradyan SBR bağlayıcı içeren süspansiyon çift katmanlı olarak kaplandı. Tüm Lipo pil elektrotları, %50 kalınlıkta alt tabaka ve %50 kalınlıkta üst tabakadan oluşan bakır folyo içerir; üç çift katman konfigürasyonu (A+A, B1+B2 ve C1+C2) hazırlanırken, aynı zamanda ilgili süspansiyonlarla tek katmanlı bir Lipo pil elektrodu karşılaştırma referansı olarak hazırlandı.
Lipo pil çift katman kaplama işleminde üç sorun olabilir: (1) hava sızması; (2) boyuna çizgiler; (3) üst ve alt katmanların karışması. Sonraki bölümde, CNHL lipoları, Lipo pil üreticisi, Lipo pil kaplama içeriğini detaylı olarak tanıtacaktır.

1 Lipo pil kaplama kusuru

Lipo pil kaplama boncuğu ve kaplama filmi üst yüzeyinin karşılık gelen görünümü, Lipo pil stabilizatör kaplaması, hava hapsi kaplama kusurları ve kabarma kaplama kusurlarını içerir
Lipo pilin alt tabakası, UV ışığı altında mavi parlayan ultraviyole (UV) izleyici ile vurgulanır ve UV izleyici olmayan üst tabaka siyahtır. Hacim akışı çok düşükse, hareketli temas teli kararsız hale gelir ve Lipo pil süspansiyonuna hava karışmasına neden olur.
Bu maddeler, Lipo pil kaplamasında kabarcıklar veya çizgiler olarak görünür. Tersine, hacim akış hızı çok yüksekse, sıvı kaplama yönünde kaplamadan dışarı zorlanır ve bu da Lipo pil kaplamasında karışık çizgilere yol açar.

Lipo pil kaplamasının stabilitesini etkileyen 2 faktör

Lipo pil kaplamalarının stabilitesini incelemek için, farklı kaplama hızları ve ıslak film kalınlıklarına sahip Lipo pilin her kaplama koşulu değerlendirildi ve üç kategoriye ayrıldı: kusursuz, alt sınır ve üst sınır. Kusursuz kaplama ile kusurlu kaplama arasındaki alana kaplama penceresi denir.
1) Lipo batarya farklı kaplama hızları
Kaplama arka ruloları arasındaki 127 μm açıklıkta kaplama stabilitesi: 0,5 m/dak'ta, kusur stabil kaplama için minimum ıslak film kalınlığı 87 μm'dir, hız 20 m/dak'a çıkarıldığında kalınlık 90 μm'ye yükselir, 1 m/dak'ta ise zirve değerdir.
2) Lipo batarya farklı ıslak film kalınlıkları
0,5 m/dak'ta, kabarıklık genişlemesinden önce maksimum ıslak film kalınlığı 147 μm idi, bu değer 20 m/dak'ta 133 μm'ye düştü. Kusurlar, stabilite sınırları arasındaki stabil kaplama bölgesindedir ve ıslak film kalınlığı kusursuz kaplama kusurları olmadan değişebilir. Bu stabilite sınırları arasında katmanlar arasında karışma olmaz. Kusurlu çift katmanlı filmin minimum ıslak film kalınlığının tek katmandan daha yüksek olduğu görülebilir; 20 m/dak kaplama hızında tek katman 64 μm, çift katman 90 μm'dir.

Daha büyük açıklık 420 μm olduğunda, Lipo batarya kusur ıslak film kalınlığının alt sınırı 300 μm'dir. Islak film kalınlığının üst sınırı 0,5 m/dak'ta 510 μm ve 20 m/dak'ta 450 μm'dir. Lipo batarya çift katmanlı ıslak film minimum ıslak film kalınlığı da tek katmandan önemli ölçüde yüksektir. Bu, yukarı akış menisküsündeki akış koşullarından kaynaklanır. Poiseuille akışının üst üste binmesi olmadan açıklıkta bir Couette akışı oluşursa, simüle edilen basınç dengesi yaklaşık olarak dengededir.
Bu durum, Lipo batarya ıslak film kalınlığının tek katman kaplamanın yarısı olduğu durumdur. Çift katmanlı kaplama için, bu çalışmada ilgili ıslak film kalınlığının %50'si belirleyiciydi.
Lipo batarya çift katmanlı slot kalıbı durumunda, bu akış, çift katmanlı slot kalıbının iki besleme portu nedeniyle oluşturulan iki akışın olduğu tek katmanlı slot kalıbındaki akıştan farklıdır.
Minimum ıslak film kalınlığına sahip Lipo batarya stabilize edici kaplamalar için, Couette ve Poi bulut akışı çoklu katmanlarda üst üste biner ve bu da daha yüksek Lipo batarya ıslak film kalınlığına yol açar.

Lipo batarya hava girişi ve şişme için önerilen arıza modlarına ek olarak, Lipo batarya için iki katmanlı karışık kaplama kusurları da vardır. UV-aktif işaretleyiciler önerilen deneysel düzenekle görselleştirildi ve bir katman karışımı (iki katmanın karışımı, Lipo bataryanın alt katmanı UV izleyici ile mavi, üst katmanı ise optik olarak tespit edilebilen pigmentsiz siyahtı)

Lipo batarya slot kalıbının karıştırıldığı 3 işlem noktası

Deneysel olarak belirlenen karıştırma işlemi noktası, hava sızmasının minimum ıslak film kalınlığının altındadır, bu nedenle yalnızca çok düşük Lipo batarya kaplama hızlarında 0,2 ve 0,5 m/dak, Lipo batarya karıştırma arıza modu gözlemlenebilir. 1 m/dak üzerindeki kaplama hızlarında ve minimum ıslak film kalınlığının üzerinde karıştırma tespit edilmemiştir. Karıştırma, kaplanmış boncuklar içindeki geri akış ve bunun sonucunda oluşan yoğun girdap nedeniyle oluşur.

Literatür, Lipo pil arızasının, astarın katman kalınlığı arka rulo boşluğunun üçte birinden az olduğunda meydana geldiğini belirtmektedir. Bu çalışmada kullanılan Lipo pil kaplamalarında, üst katman ve baz katman kalınlık oranları %50 olup, ilgili hız aralığında minimum ıslak film kalınlığının çok altında kritik bir alt katman kalınlığına yol açmış, böylece Lipo pil bileşiği bu deneyin proses penceresinin dışında kalmıştır.

4 Lipo pil kaplama soyulma dayanımı analizi

Lipo pilin soyulma dayanımı, folyo ile kaplama arasındaki bağlanma etkisini iyi şekilde karakterize edebilir ve yapışkanın göçünü dolaylı olarak gözlemleyebilir. Lipo pil baz katman ve üst katmanının farklı formülasyonlarındaki yapışma: Yapışma esas olarak toplama folyoya yakın SBR içeriği tarafından belirlenir, oran ne kadar büyükse yapışma o kadar fazladır.
Lipo pil folyoya doğrudan SBR içeriğinin iki katına çıkarılmasıyla, yapışma da yaklaşık iki kat artmış, %3,7 SBR için 23 N/m'den %7,4 SBR tek katman için 44 N/m'ye yükselmiştir. Bu, hem tek hem de çift katmanlı Lipo pillerde belirgindir.

Tek katmanlı kaplama için bağlayıcının uniform dağılımıyla yapışma, çift katmanlı kaplama kadar yüksektir. Lipo pil çift katman kaplamada, baz katman tek katmanla aynı bağlayıcı içeriğine sahipken, üst katmanda çok daha az bağlayıcı vardır, B1 (SBR %4,97) 1+B2 (SBR %2,49) C1 (SBR %7,46) + C2 (SBR %0) yapışması, A (SBR %3,73)'ye göre %43,5 artmıştır. Bu nedenle, SBR bağlayıcı gradyanlarına sahip Lipo pil kaplamalı elektrotlar, yapışmaya olumsuz etkisi olmadan toplam bağlayıcı içeriğini önemli ölçüde azaltabilir.

5 Lipo pil elektriksel performans analizi

Oran 1C'den düşük olduğunda, tek katmanlı kaplama ile çift katmanlı kaplamanın kapasitesi arasında fark yoktur. Daha yüksek oranlarda, çift katmanlı kaplamaya sahip Lipo pil daha yüksek kapasite açığa çıkarabilir ve C1+C2 yüksek oranlarda en yüksek kapasiteye sahiptir. Döngü performansı açısından, 1200 döngüde A+A'nın kalan kapasitesi %87,7, B1+B2'nin %87,6 ve C1+C2'nin %89,1'dir.

Lipo pil çok katmanlı elektrotlarının daha yüksek yapışması, uzun vadeli kararlılığa katkıda bulunur. Tek katmanlı kaplamaya kıyasla, Lipo pil çift katmanlı elektrot, %11,0'a kadar daha yüksek deşarj kapasitesine sahiptir ve döngü performansı açısından biraz daha iyi sonuçlar gösterir.
Yukarıda, Lipo pil üreticileri tarafından sunulan Lipo pil kaplamasının tüm içeriği bulunmaktadır. Umarım bu makale, Lipo pil hakkında daha fazla bilgi edinmenize yardımcı olur. Lityum piller hakkında daha fazla bilgi için lütfen aşağıdakileri okuyunuz:
1s lipo pil tasarımı N/P oranı
Power 2s lipo pilin süper hızlı şarjının temel sorunu nedir?