Causes et solutions du froissement des séparateurs de batteries au lithium

Le lithium séparateur de batterie Il agit comme une barrière protectrice entre les électrodes positive et négative, conduisant les ions mais pas les électrons. Idéalement, après remplissage et formation de l'électrolyte, le séparateur doit maintenir un contact parfait et plat avec les électrodes. Cependant, lors du démontage des batteries, on constate souvent de forts plissements du séparateur. (Ceci est également clairement visible grâce au plissement de l'électrode négative.)

Ci-dessous, nous discutons du froissement du séparateur sous trois aspects : les dangers, les causes et les solutions.

1. Risques de froissement du séparateur :

Résistance interne accrue : La structure microporeuse du séparateur est endommagée au niveau des zones ridées, ce qui entrave le transport des ions lithium. Cela augmente la résistance interne de 15 à 30 %, réduisant considérablement l'efficacité de charge-décharge.

Capacité Fade: L'infiltration inégale d'électrolyte dans les zones ridées entraîne une diminution de l'utilisation des matériaux actifs. Les données expérimentales d'une batterie à cathode NMC ont montré une perte de capacité pouvant atteindre 8 % par 100 cycles.

Croissance des dendrites de lithium et risque de court-circuit : Le plissement provoque des augmentations localisées de la densité de courant, augmentant la probabilité de croissance de dendrites de lithium sur la surface de l'anode en graphite et augmentant le risque de courts-circuits.

2. Causes des plis du séparateur :

Défauts matériels : Les séparateurs avec une rugosité de surface > 0,3 μm (valeur Ra standard 0,1-0,3 μm) ou une résistance à la traction < 300 MPa sont plus sujets au froissement.

Défauts de processus : Des fluctuations excessives de la tension d'enroulement (supérieures à ± 3 % là où la norme exige ± 1 %) entraînent une tension inégale des rouleaux. D'autres problèmes incluent des gradients de température excessifs au four (> 5 °C là où la valeur admissible est ≤ 2 °C).

Processus de pressage à chaud déraisonnable : Des réglages incorrects des paramètres de pressage à chaud (pression, température, temps) entraînent une mauvaise mise en forme du rouleau d'électrode.

Processus de remplissage d'électrolyte déraisonnable : Le processus de remplissage comprend généralement (mise sous vide, remplissage primaire, maintien, préchargement, mise sous vide, remplissage secondaire). Une dépression trop élevée ou une vitesse trop rapide peut facilement provoquer une séparation entre le séparateur et les électrodes. De plus, du gaz est généré après la précharge, et la mise sous vide lors du remplissage secondaire peut éliminer ce gaz et une partie de l'électrolyte. L'extraction du gaz peut entraîner la formation de canaux, ce qui peut également entraîner des rides visibles.

Infiltration électrolytique incomplète : Si l'électrolyte ne s'infiltre pas complètement, laissant des zones sèches, des espaces ou des bulles entre les électrodes et le séparateur, des plis peuvent facilement se produire lors de l'étirage sous vide.

Défauts de surface des électrodes : Les défauts inhérents aux électrodes (tels que les saillies, les piqûres, etc.) peuvent facilement affecter la façon dont le séparateur s'y conforme, entraînant ainsi des plis.

3. Solutions pour le froissement du séparateur :

Les solutions sont souvent liées aux causes et incluent l'amélioration des propriétés fondamentales du séparateur, ainsi que l'optimisation des processus de bobinage, de pressage à chaud, de cuisson et de remplissage d'électrolyte. Découvrez nos ligne de production de batteries solutions pour des processus optimisés.

En prolongeant le temps d'infiltration et en augmentant de manière appropriée la température d'infiltration (par exemple, infiltration à 45 °C), l'état d'infiltration optimal pour les électrodes peut être atteint.

De plus, au-delà des améliorations de procédé, l'utilisation de séparateurs revêtus peut résoudre efficacement le problème du froissement. Par exemple, les séparateurs revêtus de PVDF simple face améliorent considérablement l'adhérence après pressage à chaud, éliminant ou réduisant complètement les plis. En savoir plus sur nos solutions avancées matériau de la batterie offres, y compris des séparateurs revêtus.

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