Proceso de recubrimiento de baterías de litio: principales causas de la desalineación de las superficies A y B y medidas de mejora relacionadas

Durante el proceso de recubrimiento de baterías de litio, la desalineación de las superficies A y B es un problema crítico, aunque a menudo se pasa por alto, que afecta directamente la capacidad, la seguridad y la vida útil de la batería. Esta desalineación se manifiesta como desviaciones en las áreas de recubrimiento o un espesor desigual entre las superficies frontal y posterior, lo que puede generar riesgos como el recubrimiento de litio y la fractura de la lámina de electrodos. Este artículo analizará las causas multidimensionales, que se relacionan con el equipo, el proceso, el material y otros aspectos, y compartirá medidas clave de mejora para optimizar la consistencia de la calidad de la batería.

1. Causas principales de la desalineación de las superficies A y B

1.1 Factores del equipo

Precisión de instalación insuficiente del rodillo de respaldo/rodillo de recubrimiento: la desviación horizontal, la desalineación coaxial o los errores de instalación provocan el desplazamiento del recubrimiento.

Error de posicionamiento del cabezal de recubrimiento: precisión inadecuada del codificador/regla de rejilla o deriva de la señal del sensor.

Control de tensión anormal: la tensión desigual durante el desenrollado/bobinado provoca estiramiento, deformación o arrugas en la lámina.

1.2 Factores materiales

Ductilidad desigual: las variaciones en la ductilidad de la lámina dan como resultado una pérdida de control sobre el espacio de recubrimiento.

Tratamiento superficial inadecuado: Los óxidos superficiales afectan la adhesión de la pasta, causando indirectamente una desviación de la posición.

1.3 Factores de lodo

Viscosidad excesiva: una nivelación deficiente da como resultado acumulación de lodo y desalineación.

Diferencias significativas en la tensión superficial: contracción desigual de los bordes de las lodos del lado A/B.

1.4 Parámetros del proceso

Disparidad de velocidad de recubrimiento: las diferentes velocidades entre los dos lados dan lugar a tasas de nivelación inconsistentes.

Condiciones de secado inconsistentes: las diferencias de temperatura en los hornos del lado A/B provocan diferentes contracción del sustrato.

2 Medidas de mejora

2.1 Optimización de equipos

Calibre periódicamente la coaxialidad y la alineación horizontal de los rodillos de recubrimiento y los rodillos de respaldo.

Reemplace los codificadores de alta precisión y las reglas de rejilla para garantizar un error de posicionamiento del cabezal de recubrimiento de ≤±0,1 mm.

Optimizar los sistemas de control de tensión (por ejemplo, control de circuito cerrado PID) para mantener la fluctuación de la tensión del sustrato ≤±3%.

2.2 Control del material de la lámina

Seleccione láminas con ductilidad constante (por ejemplo, láminas de cobre/aluminio con resistencia a la tracción uniforme).

Mejorar los procesos de tratamiento de superficies de láminas (por ejemplo, limpieza con plasma o pasivación química).

2.3 Ajuste de la lechada

Ajuste la viscosidad de la lechada al rango de nivelación óptimo (ánodo: 10–12 Pa·s; cátodo: 4–5 Pa·s).

Agregue surfactantes (por ejemplo, PVP o SDS) para equilibrar las diferencias de tensión superficial entre las suspensiones del lado A/B.

2.4 Optimización de parámetros del proceso

Asegúrese de que las velocidades de recubrimiento del lado A/B sean consistentes, con una desviación de velocidad <0,5 m/min.

Implementar un secado controlado por temperatura segmentado (etapa de baja temperatura para relajación del estrés, etapa de alta temperatura para curado rápido), manteniendo una diferencia de temperatura ≤5 ℃.

3. Procedimientos específicos de solución de problemas

3.1 Inspección del equipo

Utilice un interferómetro láser para detectar el paralelismo entre los rodillos de recubrimiento y los rodillos de respaldo (error ≤0,02 mm/m).

Verifique la estabilidad de la señal del servomotor y del sensor (evite que la desviación de la señal supere el 0,5 % de la escala completa).

3.2 Evaluación de láminas

Prueba de muestra para determinar la ductilidad de la lámina (desviación de alargamiento a la rotura controlada dentro de ±5%).

Observación SEM del espesor de la capa de óxido/microporos de la superficie de la lámina (debe ser <50 nm).

3.3 Prueba de lodos

Reómetro para medir la viscosidad de la suspensión del lado A/B y el índice tixotrópico (diferencia del área del bucle tixotrópico <5%).

Tensiómetro de superficie para medir la diferencia entre dos lados (debe ser <2 mN/m).

3.4 Supervisión de procesos

Sistema de medición de espesor láser en línea para el monitoreo del espesor del recubrimiento en tiempo real (fluctuación de espesor CV ≤1%).

Medición de la densidad del área mediante rayos X después del secado (desviación de consistencia lateral <2%).

Conclusión: Al implementar la calibración de equipos, el cribado de materiales, la optimización de la pulpa y la gestión de parámetros del proceso de circuito cerrado, la desalineación de la superficie A y B se puede controlar dentro de ≤0,5 mm, lo que garantiza una capacidad y seguridad de celda constantes.