Impacto de la desalineación del revestimiento de los lados A y B en el rendimiento de la batería de litio

En la fabricación de baterías de litio, la desalineación del recubrimiento de las caras A y B, a menudo pasada por alto, durante el proceso de recubrimiento afecta significativamente la capacidad, la seguridad y la vida útil de la batería. La desalineación se refiere a inconsistencias en la alineación posicional o la distribución del espesor de los recubrimientos en las caras frontal y posterior de los electrodos, lo que puede generar riesgos como el recubrimiento localizado de litio y daños mecánicos en los electrodos.

Este artículo analiza las causas fundamentales de la desalineación desde perspectivas que incluyen la precisión del equipo, la configuración de los parámetros del proceso y las propiedades del material, al tiempo que propone estrategias de optimización específicas para ayudar a las empresas a mejorar la consistencia y la estabilidad del producto.

Ⅰ. Causas de la desalineación del lado A/B

1. Factores del equipo

Precisión insuficiente en el montaje del sistema de rodillos: Las desviaciones horizontales o coaxiales durante la instalación de los rodillos de soporte y de recubrimiento pueden provocar desplazamientos de posición.

Errores de posicionamiento del cabezal de recubrimiento: los codificadores/reglas de rejilla de baja resolución o la deriva de la retroalimentación del sensor dan lugar a desviaciones entre las posiciones de recubrimiento reales y predeterminadas.

Fluctuaciones de tensión: una tensión de bobinado o desenrollado inestable provoca el estiramiento o la formación de arrugas en el sustrato, lo que reduce la precisión del recubrimiento.

2. Problemas con el sustrato (lámina)

Ductilidad no uniforme: la plasticidad inconsistente de la lámina complica el control de los espacios durante el recubrimiento.

Mala calidad de la superficie: las capas de óxido residuales debilitan la adhesión de la lechada, lo que genera un recubrimiento parcial o una desalineación.

3. Propiedades de la lechada

Alta viscosidad que perjudica la nivelación: la baja fluidez de la lechada provoca una acumulación desigual.

Grandes diferencias de tensión superficial: contracción desigual de los bordes debido a disparidades de tensión entre los recubrimientos frontal y posterior.

4. Configuración del proceso

Velocidades de recubrimiento inconsistentes: las diferencias de velocidad entre los lados alteran la distribución de la lechada.

Variaciones de las condiciones de secado: Las diferencias de temperatura inducen una contracción térmica desigual, lo que provoca desalineación.

II. Soluciones propuestas

1. Optimización de la precisión del equipo

Inspeccione periódicamente la coaxialidad/planitud del rollo para controlar errores de instalación.

Actualice los componentes de posicionamiento del cabezal de recubrimiento (por ejemplo, codificadores de alta resolución) para limitar las desviaciones en ±0,1 mm.

Implementar un control de tensión de circuito cerrado (por ejemplo, ajuste PID) para mantener las fluctuaciones de tensión por debajo de ±3%.

2. Control de la consistencia del sustrato

Seleccione láminas de cobre/aluminio de alta uniformidad con propiedades de alargamiento estables.

Adopte tratamientos de superficie avanzados (por ejemplo, limpieza con plasma a baja temperatura) para mejorar la uniformidad de la adhesión de la lechada.

3. Ajuste del rendimiento de la lechada

Optimizar la viscosidad (ánodo: 10–12 Pa·s; cátodo: 4–5 Pa·s) para una mejor nivelación.

Agregue surfactantes (por ejemplo, PVP, SDS) para equilibrar la tensión superficial entre los lados.

4. Refinamiento de los parámetros del proceso

Mantener velocidades de recubrimiento idénticas para ambos lados (error < 0,5 m/min).

Aplicar control de temperatura segmentado: presecado a baja temperatura para aliviar tensiones y curado a alta temperatura, con diferencias de temperatura generales <5 °C.

3. Mecanismos de diagnóstico y seguimiento

1. Diagnóstico del equipo

Utilice interferómetros láser para verificar el paralelismo de los rodillos (error < 0,02 mm/m).

Inspeccione la estabilidad de la señal del motor/sensor para evitar que la desviación supere el 0,5 % del rango.

2. Evaluación del sustrato

Prueba de alargamiento a la rotura (desviación <±5%).

Analizar la microestructura de la superficie/capas de óxido mediante SEM (espesor <50 nm).

3. Prueba de lodos

Medir la viscosidad y la tixotropía mediante reómetros (diferencia de área tixotrópica <5%).

Asegúrese de que la diferencia de tensión superficial sea <2 mN/m utilizando tensiómetros.

4. Control de procesos en línea

Monitorizar el espesor del recubrimiento con sensores láser (CV <1%).

Inspección por rayos X post-secado para uniformidad de densidad del recubrimiento (desviación lateral <2%).

Conclusión

Mediante la calibración precisa de equipos, el cribado de materiales, la optimización de lodos y la gestión sistemática de procesos, se puede controlar la desalineación del lado A/B con una precisión de ≤0,5 mm. Esto mejora eficazmente la consistencia, la seguridad y la vida útil de la batería.

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