Defecte potențiale de izolare în fiecare proces de fabricare a celulelor de baterii de litiu, cauzele și soluțiile acestora.

În timpul procesului de fabricare a celulelor de baterii de litiu, defectele de izolare și contaminarea materiei străine sunt probleme cheie care afectează siguranța și consistența bateriei. Următoarea este o analiză sistematică a riscurilor potențiale în fiecare proces din perspectiva procesului, împreună cu soluții vizate:

1. Contaminarea particulelor metalice

Tipuri:Resturi metalice precum Fe, Cu, Al, etc.

Cauze:

* Materii prime (de exemplu, pulbere NCM) care nu suferă o filtrare magnetică.

* Abraziunea echipamentelor de amestecare (de exemplu, mixere planetare) care generează particule de metal.

* Introducerea resturilor metalice din instrumente în timpul operațiunilor manuale.

Soluții:

* Utilizați un sistem de filtrare magnetică cu mai multe etape (de exemplu, rare rare tije magnetice de pământ) cu o precizie de filtrare de până la 5μm.

* Înlocuiți componentele echipamentului de contact cu suspensie cu materiale ceramice sau polieter eter cetone (PEEK).

* Stabilirea protocoalelor stricte de gestionare a sculelor, care interzic instrumentele metalice să intre în linia de producție.

2. Reziduuri de impuritate organică

Tipuri:Fibre cu mănuși, particule de etanșare

Cauze:

* Operatorii care nu poartă costume anti-statice.

* Îmbătrânirea și detașarea inelelor de etanșare a echipamentelor.

Soluții:

* Implementați clasa A Cleanroom Management (ISO 7), echipată cu dușuri aeriene.

* Inspectați în mod regulat garniturile de echipamente și utilizați materiale fluororubber pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune.

1.. Grosime de acoperire neuniformă

Tipuri:Margini groase, pete goale în centru

Cauze:

* Abaterea golului lamei capului de acoperire> ± 5μm.

* Fluctuația vâscozității nămolurilor> 10% (de exemplu, din cauza detectării întârziate a conținutului solid).

Soluții:

Introduceți manometre de grosime laser (precizie: ± 1μm) pentru reglarea în buclă închisă în timp real a poziționării lamei.

Utilizați un sistem de alimentare cu două șuruburi pentru a stabiliza presiunea de livrare a suspensiei.

2. Contaminarea materiei străine

Tipuri:Praf, lubrifianți pentru echipamente

Cauze:

* Depunerea prafului cauzată de filtrele de cuptor înfundate.

* Scurgerea de ulei lubrifiant din rulmenții capului de acoperire.

Soluții:

* Curățați filtrele de cuptor la fiecare 4 ore și instalați senzori de presiune diferențială pentru avertizare timpurie.

* Înlocuiți lubrifianții pieselor mobile cu grăsime de calitate alimentară.

1. Reziduuri de solvent

Tipuri:Solvenți organici precum NMP, DME, etc.

Cauze:

* Temperatura de uscare insuficientă (de exemplu,<120°C).

* Defecte de proiectare în sistemul de circulație a aerului cald (viteza aerului<2 m/s).

Soluții:

* Implementați spectroscopie cu infraroșu pentru detectarea online, controlând nivelurile de reziduuri la<0.1%.

* Optimizați proiectarea canalului de aer al cuptorului pentru a asigura uniformitatea temperaturii la ± 2 grade.

2. Oxidarea electrodului

Tipuri:Îngroșarea stratului de oxid de suprafață din folie de aluminiu.

Cauze:

* Mediu de uscare punct de rouă> -40 grad.

* Timp de expunere la electrozi> 10 minute.

Soluții:

* Introduceți un sistem de uscare protejat cu azot cu conținut de oxigen <5 ppm.

* Folosiți o linie de uscare continuă pentru a minimiza intervenția manuală.

1.. Burrs excesive

Tipuri:Burrs metalice (folie de cupru/folie de aluminiu)

Cauze:

* Uzarea sculei (raza de margine a lamei> 2μm).

* Stresul termic generat la viteza de tăiere> 150m/min.

Soluții:

* Folosiți lame acoperite cu diamante, crescând durata de viață de 5 ori.

* Aplicați tehnologia de tăiere cu laser (lățimea pulsului <10ns), obținând burrs mai puțin sau egale cu 2μm.

2. Contaminarea prafului

Tipuri:Particule de material activ

Cauze:

＊ Eșecul de a vid praf prompt după tăiere.

＊ Adeziune slabă pe suprafețele electrodului (de exemplu, un raport de liant insuficient).

Soluții:

＊ Instalați un sistem negativ de colectare a prafului cu presiune cu viteză de viteză> 10 m/s.

＊ Optimizați procesul de calendar pentru a crește densitatea electrodului la peste 2,2 g/cm³.

1.. Riduri separatoare

Tipuri:Riduri transversale/longitudinale

Cauze:

＊ Fluctuații de tensiune de dezlegare instabile> 5%.

＊ Abaterea concentricității arborelui de înfășurare> 5μm.

Soluții:

＊ Implementați controlul cu buclă închisă folosind frâne de pulbere magnetică și senzori de tensiune.

＊ Calibrează în mod regulat axul de înfășurare pentru a menține alergarea sub 3μm.

2. Înglobarea materiei străine

Tipuri:Fibre, zgură de sudare

Cauze:

＊ Resturi plutitoare în mediu (de exemplu, fragmente de țesături nețesute).

＊ Splash -uri metalice generate în timpul sudurării filelor.

Soluții:

＊ Control Workshop Humidity la 30% -40% RH pentru a reduce aderența statică.

＊ Instalați ecrane de protecție la sudare cu laser la stațiile de sudare, obținând o rată de captare a stropirii de> 99%.

1. Contaminarea electrolitului

Tipuri:Umiditate, ioni metalici

Cauze:

＊ Electrolit Storage Environment Punct de rouă> -40 grad.

＊ Curățarea incompletă a conductei de injecție.

Soluții:

＊ Folosiți tehnologia de uscare a sitei moleculare de litiu pentru a menține conținutul de umiditate <5 ppm.

＊ Circulați solventul DME prin conducta de injecție de trei ori înainte de injecție.

2.. Abaterea volumului injecției

Tipuri:Supraîncărcare sau subliniere

Cauze:

＊ Precizia pompei de contorizare <0. 1% fs.

＊ Fluctuația vâscozității electrolitice cu variația temperaturii> 5%.

Soluții:

＊ Echipați cu contoarele de debit de masă (precizie: ± 0. 05%).

＊ Instalați un sistem de temperatură constantă (25 ± 1 grad) pentru rezervorul de depozitare a electrolitului.

1. Reziduuri de gaz

Tipuri:Co₂, h₂

Cauze:

＊ Generarea gazelor din cauza descompunerii filmului SEI în timpul formării.

＊ Degazare incompletă (de exemplu, nivel de vid> 10⁻³ PA).

Soluții:

＊ Implementați un protocol de formare în trepte (de exemplu, {{0}}. 1C → 0. 3C → 0,5c).

＊ Instalați dispozitive de ardere catalitice în camerele de îmbătrânire, obținând o eficiență a tratamentului> 99%.

2. Anomalii de tensiune

Tipuri:Cădere de tensiune din cauza auto-descărcării

Cauze:

＊ Circuite micro-scurte (de exemplu, particule de metal care pătrund în separator).

Soluții:

＊ Introduceți modele de predicție de auto-descărcare bazată pe AI, cu precizie până la ± 0. 5% pe lună.

＊ Efectuați inspecții cu raze X după îmbătrânire, obținând o rată de detectare a materiei străine> 95%.

Proces de curățare la nivel atomic

Tehnologia de curățare a plasmei (de exemplu, plasma O₂) este utilizată pentru a îndepărta contaminanții la nivel de nano de pe suprafața electrozilor.

Sistem de detectare inteligentă

Integrarea vederii mașinii (rezoluție: 1μm) și algoritmii AI permite clasificarea în timp real a defectelor.

Sistem de materiale de auto-reparare

Adăugarea derivatelor de ferrocen în filmul SEI permite repararea automată a defectelor atunci când filmul SEI se rupe.

Controlul defectelor de izolație și a materiei străine în celulele bateriei de litiu trebuie să respecte principiul „prevenirea mai întâi, detectarea în al doilea rând”. Prin optimizarea materialelor (de exemplu, electroliți în stare solidă), inovații de proces (de exemplu, tăierea cu laser) și managementul inteligent (de exemplu, gemeni digitali), riscul de contaminare a materiei străine poate fi redus la sub 0. 1 ppm. În viitor, odată cu utilizarea pe scară largă a inspecției de calitate bazate pe AI și a tehnologiilor de caracterizare in situ, fabricarea celulelor de baterii se va îndrepta spre obiectivul „defectelor zero”.