干货锂电池极片挤压涂布常见缺陷
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锂电池辑压工艺中存在的问题及解决措施锂电池电极辐压工艺主要涉及将涂布在金属箔上的活性物质与导电剂混合物压实成一层均匀且致密的电极。
辐压过程通过施加压力和控制辐压速度来实现,以确保电极具有足够的密度、厚度和一致性。
目录1.锂电池辐压的主要目的 (1)2.辐压过程参数控制 (2)3.常见问题 (2)4.解决措施 (2)4. 1.极片厚度不均匀: (3)4. 2.横向厚度不均匀: (3)4. 3.纵向厚度不均匀: (3)4. 4.极片出现镰刀弯: (3)4. 5.极片出现波浪边: (3)4. 6.极片表面出现暗条纹: (3)4. 7.极片出现卷边: (4)4. 8.极片出现断带: (4)4. 9.轧辐表面出现麻点 (4)5. 结束语 (5)1.锂电池辐压的主要目的锂电池辐压的主要目的是将正极和负极的活性物质与导电剂、粘结剂等混合物均匀地压制成片状,以确保电极片的均匀性、致密性和稳定性。
辐压的目的包括以下几个方面:L提高电极片的密度:通过辐压可以使电极片中的活性物质和其他添加剂紧密结合,提高电极片的密度,有利于提高电池的能量密度和容量。
2.均匀化电极片厚度:辐压可以使电极片的厚度更加均匀,避免出现厚度不均匀导致的电池性能不稳定问题。
3.提高电极片的机械强度:辐压可以增加电极片的机械强度,减少在制备、组装和使用过程中的断裂和变形。
4.改善电极片的电导率:通过辐压可以使电极片中的导电剂均匀分布,提高电极片的电导率,有利于提高电池的充放电性能。
2.辐压过程参数控制在锂电池制作中,辐压是电池正极和负极片时应控制好以下几个方面:1、辐压温度:控制辐压温度能够影响电池片与电解质层、隔膜的结合程度, 一般需要在一定的温度范围内进行辐压。
2、辐压压力:合适的辐压压力能够确保电池片与电解质层、隔膜的紧密结合,但过大的压力可能会导致电池片变形或损坏。
3、辐压速度:辐压速度的控制也是辐压过程中需要考虑的因素,适当的辐压速度可以确保复合过程的均匀性。
锂电池制作过程中常见异常及解决方案一、浆料异常及解决方案异常1:沉降,粘度变化大原因:浆料不稳定的原因是吸水,粘接剂少,未分散好;解决方法:调整原材料选型,主要是考虑比表,粘度等,调整搅伴工艺(主要转速,线速度,时间等),调整粘结剂用量,控制环境水分。
异常2:固含量低原因:消耗NMP多,主要原因是正极比表大,正极径小,搅伴时间长,粘接剂固含量低;解决方法:调整搅伴工艺(主要转速,线速度,时间等),调整正极选型,调整粘结剂选型。
异常3:难过筛原因:大颗粒,主要原因是正极大颗粒,正极粘度高,吸水团聚;解决方法:控制材料颗粒,降低浆料粘度,防止吸水。
异常4:无流动性,变果冻原因:吸水,主要原因是正极水分高,正极PH高,正极比表大,NMP水分高,环境湿度大,粘结剂水分高;解决方法:控制环境湿度,控制原材料水分,降低原材料PH值。
二、辊压前极片异常解决方案异常1:颗粒原因:主要原因是有颗粒或团聚,原材料大颗粒,浆料粘度高,浆料团聚;解决方案:减少材料大颗粒,降低浆料粘度,控制吸水;异常2:裂纹原因:是极片内NMP挥发慢,烘箱温度高,涂布速度快;解决方法:降低前段烘箱温度,降低涂布速度;异常3:气泡原因:浆料有气泡主要是因抽真空不彻底,搁置时间短,抽真空时搅伴速度过快;解决方法:延长抽真空时间,加入表面活性剂消泡;异常4:划痕原因:主要是浆料粘度高,来料大颗粒,浆料团聚,涂布刀口有干料;解决方法:减少材料大颗粒,降低浆料粘度,控制吸水;异常5:拖尾原因:主要是粘度偏高或粘度偏低;解决方法:调整粘度;异常6:质量不稳定原因:浆料不稳定的主要原因是浆料吸水,粘结剂胶水用量少,未分散好,涂布设备波动;解决方法:控制吸水,调整设备,调整粘度;三、辊压后极片异常及解决方案异常1:断片,脆片原因:使用压实过高的原因有烘烤时间长,温度高,粘结剂胶水变性,极片吸水;解决方法:降低压实,极片烘烤时间缩短;异常2:白点原因:极片内层NMP挥发慢的原因是烘箱温度高,涂布速度快;解决方法:控制吸水(原材料,环境);异常3:起皮,掉料原因:脱粉主要是材料水分敏感,极片存储环境湿度大;解决方法:控制吸水(原材料,环境);四、电芯异常及解决方案异常1:电芯工艺,电芯卷绕过松负极过量比设计不合理,安全系数低,正负未包裹正极,正负极片距离不均匀等原因;解决方法:控制卷绕工艺一致性,提高负极过量化,修改正负极片长度设计,优化电芯制作工艺;异常2:正极,混料过程不均匀,解决方法:控制浆料一致性及涂布一致性;异常3:负极,局部区域量少,浸润性差,压实过高或过低,颗粒太大,有效嵌锂面积小,材料配向性差或导电性差,面密度过高,混料不均匀,粘接剂锂电胶水上浮等问题;解决方法:控制浆料一致性及涂布一致性,优化负极过量比,控制原材料颗粒,优化负极配比,优化负极面密度,优化锂胶水粘合剂型号;异常4:电解液,电导率低,粘度大,SEI膜阻抗大,电解液中有气泡,SEI膜不均匀等问题;解决方法:提高电解液电导率,降低电解液粘度,优选成膜添加剂,控制电解气泡,控制化成工艺,保证成膜一致性;异常5:隔膜,孔隙率低,隔膜对电解液浸润性差,孔隙分布不均匀等问题;解决方法:优选孔隙率适合的隔膜,提高电解液的浸润性,控制隔膜来料,保证一致性;异常6:充电制度,充电电流大,充电温度低,截止电压高,电芯内温度分布不均匀等问题;解决方法:小电流化成,适当降低环境温度,适当降低充电截止电压,提高极片过流能力(宽极耳);五、电性能异常分析及解决方案异常1:平台低原因:电解液粘度大,电芯内阻大,放电电流大,环境温度低等问题;解决方法:电解液来料相关指标确认及优化,电芯内阻影响因素确认,控制环境温度及放电电流;异常2:容量低:原因:正极敷料量少,压实偏大,负极效率低,环境温度低,电芯吸水,电芯倍率差,电解液浸润性差等问题;解决方法:正极敷料量确认,正极压实及挥发确认,负极压实及首效确认,电芯倍率及测试环境温度等确认,拆解失效电池分板界面情况及影响因素;异常3:自放电大:原因:原材料杂质多,极片微粉多,极片分切毛刺大,隔膜孔隙率大等问题;解决方法:制程中各工序及设备控制,金属杂质来源查找并控制,各原材料的金属材质含量确认,隔膜及其他辅料性能确认;异常4:高温存储差:原因:电解液高温性能差,电芯水分含量偏高,正极残锂量高等问题;解决方法:电解液水分配方成分确认,电芯制程水分控制,正极残锂量确认;异常5:倍率差:原因:导电剂少,正极粘结性差,电芯内阻大,压实偏大,隔膜性能影响,电解液电导率低等问题;解决方法:配方及设计参数确认,电芯内阻相关因素确认,电芯制程的环境控制,拆解失效电池分析界面情况及影响因素;异常6:循环差:原因:负极析锂,过程吸水,隔膜透气性差,压实偏大,测试温度变化,注液量少,SEI膜成膜差等问题;解决方法:压实及注液量等影响因素确认,负极过量比优化,电芯倍率及测试环境温度等确认,拆解失效电池分析界面情况及影响因素;。
锂电池辊压工艺中存在的问题及解决措施锂电池辊压工艺中存在的问题主要包括:1.极片厚度不均匀:这可能是由于涂布厚度不均匀、轧辊同轴度误差、轧辊圆柱度误差、轧辊接触母线不平行、轧辊轴向挠曲变形、辊压设备的刚性稳定性差等因素导致的。
2.极片出现镰刀弯:这主要是由两轧辊接触母线不平行或极片涂布横向厚度不均造成的。
3.极片出现波浪边:这主要是由极片辊压延展较大、轧辊自身直径小、极片辊压前张力小、极片厚度压缩量大、极片涂布两边凸起等原因造成的。
4.极片表面出现暗条纹:这主要是由于轧辊表面存在振纹、轧辊圆柱度误差较大、前张力小且不均匀等因素导致的。
5.检测难度大:目前,锂电池辊压机设备并没有专门针对辊压均匀性的检测仪器,对于辊压均匀性的检测主要依靠目测或手感,因此,检测难度较大。
6.辊压均匀性不足:在锂电池辊压过程中,由于生产设备的精度和工艺的限制,辊压均匀性有时会存在问题,导致电池性能不稳定或寿命缩短。
解决措施包括:1.调整设备参数:针对涂布厚度不均匀、轧辊同轴度误差、轧辊圆柱度误差等问题,可以通过调整设备参数来解决。
例如,调整涂布机的涂布厚度、调整轧辊的同轴度和圆柱度等。
2.加强质量检测:在生产过程中,应该加强质量检测,及时发现并处理问题。
例如,可以采用X光机、超声波测厚仪等设备进行质量检测。
3.优化工艺流程:针对极片出现镰刀弯、波浪边和暗条纹等问题,可以通过优化工艺流程来解决。
例如,优化涂布工艺、调整辊压设备的参数等。
4.引入先进设备:为了提高生产效率和产品质量,可以引入先进的设备,例如激光测距仪、智能控制系统等。
这些设备可以自动检测和调整生产过程中的各种参数,提高生产效率和产品质量。
5.加强员工培训:员工是生产过程中的重要因素,因此,加强员工培训也是解决锂电池辊压工艺问题的有效途径。
培训内容可以包括设备操作、工艺流程、质量检测等方面,以提高员工的技能水平和质量意识。
6.建立质量管理体系:建立完善的质量管理体系是保证产品质量和稳定性的重要措施。
锂离子电池(含动力电池)搅拌和涂布工艺知识及异常处理新能源的锂离子电池发展很快,作为锂离子电池制造,每个工厂都在不断创新新的工艺,而这个工艺的发展速度很快,而真正核心的技术是新材料配方的应用和制作极片(涂布)过程中遇到问题的解决成为一个难点,而这个难点需要系统的知识才能解决,总结十几年的心得体会供大家学习。
主要内容有:一、术语二、正极材料三、负极材料四、陶瓷隔离膜材料五、正极搅拌六、负极搅拌七、陶瓷隔离膜搅拌八、正极涂布九、负极涂布十、陶瓷隔离膜tubu十一、正极底涂印刷一术语1.1 粘度:粘度是指液体受外力作用移动时,分子间产生的内磨擦力的量度;单位是mpa.s,我们测量粘度用旋转粘度计:包括一块平板和一块锥板样品粘度越大,扭矩越大。
扭矩检测器内设有一个可变电容器,其动片随着锥板转动,从而改变本身的电容数值。
这一电容变化反映出的扭簧扭矩即为被测样品的粘度,由仪表显示出来。
1.2 颗粒度:粒的大小。
通常球体颗粒的粒度用直径表示,立方体颗粒的粒度用边长表示。
一般所说的粒度是指造粒后的二次粒子的粒度。
表示粒度特性的几个关键指标:D50/D90/D991.3 比表面积:单位重量的颗粒的表面积之和。
比表面积的单位为m2/kg或cm2/g。
比表面积与粒度有一定的关系,粒度越细,比表面积越大,但这种关系并不一定是正比关系。
1.4 固含量:浆料中固体物质质量占总质量的百分比1.5 透气度:严格来讲应该称为透气度或者透气量。
空气透过织物(PE及PTFE等等)的性能。
以在规定的试样面积、压降和时间条件下,气流垂直通过试样的速率表示。
对于我们所做的陶瓷隔离膜,透气度越大,说明孔隙率小。
1.6 公转:对我们搅拌来讲就是一个浆绕着另一个浆转动叫做公转1.7 自转:是指物件自行旋转的运动,物件会沿著一条穿越身件本身的轴进行旋转,这条轴被称为自转轴。
1.8 搅拌速度:每分钟搅拌的速度,单位是RPM1.9 涂布重量:一般厂家是按照面密度来做,有的移50*100=500m2为单位,有的是以标准的圆1540.25MM2的重量来做为标准单位设计和监控1.10 压实密度:=面密度/(极片碾压后的厚度—集流体厚度) ,单位:g/cm3压实密度,冷压后的不含基材的厚度1.11 振实密度:在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量,振实密度与压实密度不成正比例关系1.12 克容量:实际指的并不是“电池”的克容量,而是电池内部材料如:磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等等的克容量,每种材料的克容量是不相同的。
锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总2011-08-12 15:38:29| 分类:默认分类| 标签:|字号大中小订阅本文引用自典锋《ZT 锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总》锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总一般而言,锂离子电池有三部分构成:1.锂离子电芯;2.保护电路(PCM);3.外壳即胶壳。
分类从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA998,8088,NOKIA的大部分机型1.外置电池外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种:1.1超声波焊接外壳这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有:MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了.超声波焊塑机焊接有了好的超声波焊塑机不够的,是否能够焊接OK,还与外壳的材料和焊塑机参数设置有很大关系,外壳方面主要与生产厂家的水口料掺杂情况有关,而参数设置则需自己摸索,由于涉及到公司一些技术资料,在这里不便多讲.1.2卡扣式卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式,其一般为一次性,如果卡好后用户强行折开的话,就无法复原,不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度(卡好后再折开),其代表型号有:爱立信788,MOTOROLA V66.2.内置电池内置电池的封形式也有两种,超声波焊接和包标(使用商标将电池全部包起)超声波焊接的电池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等.包标的电池就很多了,如前两年很浒的MOTO998 ,8088了.锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0 正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔)正极2.0 负极构造石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)负极电芯的构造电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂,涂在铝箔上形成正极板,负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上,目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。
锂电池极片运输中常见的问题
锂电池极片运输中常见的问题包括以下几点:
1. 安全性问题:锂电池极片具有较高的能量密度,因此在运输过程中存在着起火、爆炸等安全风险。
如果没有采取正确的保护措施,如包装、防震、防火等措施,就可能会导致事故发生。
2. 损坏问题:锂电池极片通常是非常脆弱的,受到剧烈震动或外力冲击时容易破裂。
在运输过程中,如果没有采取合适的措施来防止极片的损坏,就会导致性能下降甚至无法正常使用。
3. 泄漏问题:锂电池极片中的电解液如果泄漏出来,不仅会对环境造成污染,还可能对人体健康造成损害。
因此在运输过程中需要特别注意防止电解液泄漏的问题。
4. 温度问题:锂电池在高温、低温环境下都容易产生问题。
在运输过程中,如果没有合理控制温度,就可能导致电池的性能下降或损坏。
总之,在锂电池极片运输过程中,需要采取一系列的措施来确保其安全性和完整性,包括合适的包装、防护、温度控制等措施。
同时,运输人员也需要接受相应的培训,了解如何正确操作运输锂电池极片,并严格按照相关法规和标准进行操作。
锂离子电池负极涂层气泡缺陷锂离子电池负极涂层气泡缺陷?说到这个问题,感觉有点像是一位精心打理的美容师在为电池做“化妆”,结果化妆品没涂均匀,或者某个小气泡让整个妆容看起来有点儿“掉渣”。
你能想象吗?本来电池性能好得不得了,结果这一个小小的气泡缺陷,把整个电池的“脸”都给搞花了,真是让人不禁怀疑,难道这就是所谓的“完美的缺憾”吗?这种小小的气泡问题,虽然看起来不起眼,但它对电池的影响可不是开玩笑的。
得了解什么是负极涂层。
简单来说,锂离子电池的负极涂层是电池的重要组成部分,负责存储和释放电能。
涂层如果不均匀,就像涂鸦画中有一块没涂上的白纸,电池的性能就会大打折扣。
更糟的是,这些涂层如果有气泡,电池的充电效率就会下降,甚至可能会导致电池的寿命缩短,或者严重时,还会发生内短路。
电池在使用过程中会膨胀,气泡会被迫“膨胀”得更厉害,最后可能会爆炸,搞得一地鸡毛。
再来说说这些气泡是怎么来的。
有的气泡是在制造过程中就“顽皮”地出现了。
比如,在涂层制作时,如果温度控制不好,或者涂层本身的材料不够均匀,就会形成小小的气泡。
这些气泡就像是悄悄藏在涂层下面的“顽皮小精灵”,等着它们破坏一切。
真是“无声无息,一击致命”。
你可能会问,涂层不均匀或者材料不对会怎么样?这会让涂层在工作时无法有效地接触到电池的其他部分,导致电池的导电性大幅下降。
你能想象一台本来电力十足的手机,因为电池的涂层出了问题,结果变得跟老古董似的,充电速度慢得像蜗牛爬行吗?如果说气泡是电池制造中的“小捣蛋”,那它们的危害可不止这些。
你想,电池里有了气泡,涂层不再紧密,电池在充放电时的热量就不能有效分散。
就像一锅正在煮的热汤,锅盖上如果有气泡,就容易溢出来。
电池内部如果温度过高,放在口袋里随时可能“冒烟”。
这就让我们不得不担心,气泡在一旁等着机会“闹腾”一番,最终可能引发电池起火或爆炸的惨剧。
听着是不是很吓人?不过别担心,很多电池制造商已经在技术上做出了改进,致力于减少气泡问题的发生。
应用|锂电池中的机器视觉——极片缺陷检测尚菱视界一站式视觉服务视觉系统、光源工业相机、镜头生活里,电动车、手机、各种用锂电产品比比皆是。
除了小件产品的用电之外,随着能源石油的涨价,动力电池技术的提升,大型的用电,公交车、小车逐步普及使用电动模式。
然后我们发现一个不争的事实——生活已经离不开锂电!当锂电的使用成为普遍的时候,说明其需求量在不断地急剧上升。
市场的需求刺激生产,要快速、安全、稳定、廉价地生产锂电池,人工还需进一步减少以求更高的效率以及更低的成本。
锂电池极片在涂覆、辊压等环节中,表面容易产生划痕、露箔等缺陷,这些缺陷会严重影响电池的质量和使用寿命。
现有的检测方法主要是其于机器视觉的非接触检测方法,通常采用两台面阵CCD相机分别对极片两侧进行检测,通过同轴光照明得到了很好的检测效果。
▲动力锂电池制作整体流程图一、极片涂布检测极片涂覆是动力电池能量密度核心竞争力的关键工艺之一。
搅拌好的浆料以每分钟80米的速度被均匀涂抹到4000米长的铜箔上下面。
而涂布前的铜箔只有6微米厚,可以用“薄如蚕翼”来形容。
为了避免此过程中出现缺料、漏涂、褶皱等缺陷,在装配前扼杀不良,实时检测极片涂布变得十分重要。
举个例子:涂布机机器视觉在线检测系统:涂布检测系统通过图像传感摄像机,对极片表面进行高速拍摄,进行光学式非接触型缺陷检测,从而代替人工对极片进行检测并对次品进行贴标或剔除处理,实现自动化地进行极片检测。
锂电池涂布检测方案特点:•可针对行业进行定制的系统软件开发•定制非标设备,灵活进行应用•高效检出不良并标定等二、极片缺陷检测极片在涂布后还需要进行碾压、分切,经过加工后,同样也会因为机器不稳定而导致瑕疵,如毛刺、尺寸变化等新的缺陷。
针对以上变异,机器视觉尺寸检测方案、机器视觉毛刺检测方案、3D机器视觉极片厚度测量方案、极片表面缺陷视觉检测方案。
均使用工业相机针对不同需求定制其方案。
实现对极片缺陷无损实时检测。
锂离子电池原理常见不良项目及成因涂布方法汇总一、锂离子电池原理1.正极:通常采用锂化合物(如LiCoO2、LiFePO4)作为正极材料。
正极材料能嵌入或释放锂离子。
2.负极:通常采用石墨作为负极材料。
负极材料能嵌入或释放锂离子。
3.电解液:电解液是锂离子传输的介质,通常由有机溶剂和一种锂盐组成。
4.隔膜:隔膜起到隔离正负极的作用,防止短路。
在充电过程中,锂离子从正极材料中嵌出,经过电解液迁移到负极材料中嵌入。
在放电过程中,则反之。
正负极嵌入或嵌出锂离子的过程伴随着电子的流动,从而产生电能。
二、常见不良项目及成因1.容量衰减:锂离子电池的容量随着使用次数和充放电次数的增加而逐渐衰减。
这是由于正负极材料的脱钠和脱锂导致的。
2.电池发热:电池发热可能是由于不均匀的电池放电、充电导致的。
3.电池容量不匹配:电池组中的不同电池单体之间容量差异较大,导致一些单体的电压和容量迅速下降。
4.短路:短路可能是由于电池在使用过程中遭受外来损坏,引起正负极的直接连接。
以上这些不良项目的成因多是因为电池的设计不合理、材料不理想或使用环境不恰当等因素导致的。
三、涂布方法1.滚涂法:滚涂法是一种常用的涂布方法,通过将浆料涂刷在转动的滚筒上,然后将电极片从滚筒上剥离,完成正负极材料的涂布。
2.刮涂法:刮涂法是将浆料用刮刀均匀地涂抹在电极片上,然后通过烘干等工艺固化材料。
3.喷涂法:喷涂法是利用高速风切割浆料,将其喷射到电极片上,在快速干燥后,形成均匀的材料膜。
以上这些涂布方法各有优缺点,选用何种方法取决于电池设计的要求以及制造工艺的实际条件。
总结:锂离子电池是一种重要的电池类型,广泛应用于各个领域。
通过正负极的嵌入和嵌出实现充放电过程。
在使用过程中可能出现不良项目,如容量衰减、发热等,其成因多与设计、材料、使用环境等因素有关。
涂布方法有滚涂法、刮涂法和喷涂法等,选用何种方法需根据实际情况决定。
这些信息可以帮助我们更好地了解锂离子电池的原理和制造工艺。
动力锂离子电池极片缺陷视觉检测锂电池极片检测介绍:锂电池极片在生产过程中,会因为涂布机、辊压机的原因造成正负极的露箔、暗斑、亮斑、掉料等缺陷,制片后人工对极片进行检测。
锂电池极片检测系统是利用机器视觉方式替代人工对极片进行检测,挑选出次品极片,实现极片检测的自动化。
可检测的极片的不良类型有:1、负极缺陷类型2、正极缺陷类型三、检测参数1>.检测速度:20米/分;2>.检测方式:双面检测;3>.检测宽幅:最宽700mm,可以定制。
4>.次品处理方式:贴标。
机器视觉方式检测极片瑕疵具有不接触、无损伤,100%检出的优点。
人工检测可能会因人员主观因素导致检测标准不一致和效率不同。
还可能因为人手接触或者呼气所致的湿气导致极片受损。
四、特殊属性:机器视觉对锂电池极片检测和成型电池检测的优势:(l)准确率高:可准确识别涂布刮痕、极片残损、极耳焊接不对称等现象,准确率远远高于人眼检测。
(2)具有客观重复性:排除了电池检测结果受检测人员主观意愿、情绪、视觉疲劳等人为因素的影响,可信度高。
(3)速度快、效率高、成本低:用人眼观察时检测数量能达到15/min,而用机器视觉检测时能达到60 /min,大大提高了生产率,同时也节约了人力成本。
(4)动力锂离子电池极片缺陷检测项目是科视创科技自主研发的项目,可根据生产现场需求设计开发现场新需求。
另外研究机器视觉在电池检测中的应用可以在将来实现将处理软件脱离PC而移植到独立的设备,例如工业相机、DSP芯片,从来减小设备占用面积,便于安装,而且适合在狭小的环境中工作,从而实现对人难以观察到的部分进行实时监测。
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干货|锂电池极片挤压涂布常见缺陷
目前,电动车、储能电池等新能源产业在全球范围内发展迅速。作为公认的理想
储能元件,动力锂电池也得到高度关注。
涂布机是动力锂电池极片的生产关键工艺设备。目前,锂电池极片涂布工艺主要
有刮刀式、辊涂转移式和狭缝挤压式等。我在工作过程中,这三种涂布方式都接
触过。一般实验室设备采用刮刀式,3C电池采用辊涂转移式,而动力电池多采
用狭缝挤压式。
刮刀涂布
工作原理如图1所示,箔基材经过涂布辊并直接与浆料料槽接触,过量的浆料
涂在箔基材上,在基材通过涂辊与刮刀之间时,刮刀与基材之间的间隙决定了涂
层厚度,同时将多余的浆料刮掉回流,并由此在基材表面形成一层均匀的涂层。
刮刀类型主要逗号刮刀。逗号刮刀是涂布头中的关键部件之一,一般在圆辊表面
沿母线加工成形似逗号的刃口,这种刮刀具有高的强度和硬度,易于控制涂布量
和涂布精度,适用于高固含量和高黏度的浆料。
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图1 逗号刮刀涂布示意图
辊涂转移式
涂辊转动带动浆料,通过逗号刮刀间隙来调节浆料转移量,并利用背辊和涂辊的
转动将浆料转移到基材上,工艺过程如图2所示。辊涂转移涂布包含两个基本过
程:(1)涂布辊转动带动浆料通过计量辊间隙,形成一定厚度的浆料层;(2)
一定厚度的浆料层通过方向相对的涂辊与背辊转动转移浆料到箔材上形成涂层。
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图2 辊涂刮刀转移涂布工艺示意图
狭缝挤压涂布
作为一种精密的湿式涂布技术,如图3所示,工作原理为涂布液在一定压力一定
流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。相比其它涂布方式,具有
很多优点,如涂布速度快、精度高、湿厚均匀;涂布系统封闭,在涂布过程中能
防止污染物进入,浆料利用率高、能够保持浆料性质稳定,可同时进行多层涂布。
并能适应不同浆料粘度和固含量范围,与转移式涂布工艺相比具有更强的适应
性。
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图3 狭缝挤出式涂布示意图
要形成稳定均匀的涂层,涂布过程中就需要同时满足这几个条件:
(1)浆料性质稳定,不发生沉降,粘度、固含量等不变化。
(2)浆料上料供应稳定,在模头内部形成均匀稳定的流动状态。
(3)涂布工艺在涂布窗口范围内,在模头与涂辊之间形成稳定的流场。
(4)走箔稳定,不发生走带滑动,严重抖动和褶皱。
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涂布操作窗口是狭缝涂布一个重要的工艺参数,在实际生产中,当工艺参数超出
操作窗口的范围时,涂布缺陷便会产生。而涂布膜出现的缺陷种类众多,原因各
异,本文主要针对锂离子电池狭缝挤压涂布,就几种常见缺陷进行分析,并给出
相应解决方案。常见缺陷有点缺陷、边缘效应、锯齿缺陷等。
1 点状缺陷
1.1 气孔:一是气泡产生(搅拌过程、输运过程、涂布过程); 气泡产生的针孔缺
陷比较容易理解,湿膜中的气泡从内层向膜表面迁移,在膜表面破裂形成针孔缺
陷。气泡主要来自搅拌、涂液输运以及涂布过程。
1.2 异物缩孔:各种颗粒(灰尘、油污、金属颗粒等) 产生。外来颗粒的存在导
致颗粒表面处的湿膜存在低表面张力区域,液膜向颗粒周围发射状迁移,形成缩
孔点状缺陷,如图4所示。预防措施主要有:涂液过滤除铁、环境粉尘控制、基
材表面清洁。
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图4 异物颗粒处表面张力低,涂液向四周迁移
1.3 团聚体颗粒凸起:如果浆料搅拌不均匀,导电剂没有分散开,形成团聚体时
就会产生此类缺陷,如图5所示,极片表面出现大面积的凸起,放大这些地方观
察,发现这是导电剂的团聚体。这种缺陷主要还是改善浆料搅拌工艺来消除。
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图5 团聚体颗粒凸起SEM形貌
2 线状缺陷
2.1 划痕:与涂布方向平行的线状薄区或漏箔线条,如图6所示。
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图6 涂布极片划痕缺陷
• 可能原因
– 异物或大颗粒卡在狭缝间隙内或涂布间隙上
– 基材质量不佳,造成有异物挡在涂辊与背辊的涂布间隙上
– 模具模唇损伤
• 对策
– 清除唇口或涂布间隙的颗粒、检查模头唇口
2.2 竖条道:与涂布方向平行的波纹,如图7所示。
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图7 涂布极片竖条道缺陷
• 可能原因
– 通常发生于接近涂布窗口的速度上限,薄涂层更明显。
• 对策
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– 调整浆料粘度
– 降低涂布速度
– 降低涂辊与背辊之间的涂布间隙
2.3 横向纹:垂直于涂布方向,固定间隔所产生的波纹或线条。
• 可能原因
– 机械震动
– 走带速度波动
– 浆料供料的流动发生周期性波动
• 对策
– 确认机械扰动频率与横纹发生频率是否相同
3 边缘效应
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3.1 厚边:涂布过程,经常出现边缘厚,中间薄的现象,即厚边。
产生厚边的原因是表面张力驱动下的物质迁移。如图8所示,开始时,湿膜的边
缘处较薄,溶剂挥发速度较中间快,导致边缘固含量迅速升高,边缘的表面张力
远大于中间湿膜的表面张力,边缘处较大的表面张力以及较快的溶剂挥发驱动内
侧液体向边缘移动,烘干后形成厚边。
图8 干燥过程中厚边现象产生过程
涂布厚边现象是一种不利的缺陷,阻止和缓解厚边现象的措施有:
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(1)浆料流量一定时,减小狭缝尺寸能够增加浆料在模头的出口速度,从而降
低浆料的拖曳力比值,进而减小厚边涂层的厚度,但是狭缝尺寸变小模头内部的
压力更大,更容易造成模头出口形状的膨胀,从而出现涂层横向厚度不均匀性,
这需要更高精度的涂布设备配合。
(2)涂布间隙减小能够有限减小厚边涂层的厚度和宽度。
(3)降低浆料的表面张力,如添加界面活性剂等,抑制干燥过程中浆料向边缘
的流延。
(4)优化狭缝垫片出口形状,改变浆料流动速度方向和大小,降低边缘浆料的
应力状态,减弱浆料边缘膨胀效应。
参考文献:
[1]迟彩霞, 张双虎, 乔秀丽,等. 狭缝式涂布技术的研究进展[J]. 应用化工, 2016,
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[2]MohantyD, Hockaday E, Li J, et al.Effect of electrode manufacturing
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Cognizance of the batteryfailure sources[J]. Journal of Power Sources.
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[3]刘大佼. 狭缝式模具涂布技术及模具设计操作讲义.2015