Posibles defectos de aislamiento en cada proceso de fabricación de celdas de batería de litio, sus causas y soluciones.

Durante el proceso de fabricación de la celda de la batería de litio, los defectos de aislamiento y la contaminación de la materia extraña son problemas clave que afectan la seguridad y la consistencia de la batería. El siguiente es un análisis sistemático de riesgos potenciales en cada proceso desde una perspectiva del proceso, junto con soluciones específicas:

1. Contaminación de partículas metálicas

Tipos:Restos metálicos como Fe, Cu, AL, etc.

Causas:

* Materias primas (por ejemplo en polvo NCM) no se someten a filtración magnética.

* Abrasión de equipos de mezcla (por ejemplo, mezcladores planetarios) que generan partículas metálicas.

* Introducción de restos de metal de herramientas durante las operaciones manuales.

Soluciones:

* Use un sistema de filtración magnética en varias etapas (por ejemplo, varillas magnéticas de tierras raras) con una precisión de filtración de hasta 5 μm.

* Reemplace los componentes del equipo que contacta con la lechada con materiales de cetona (mirada) cerámica o poliéter.

* Establecer protocolos estrictos de gestión de herramientas, prohibiendo que las herramientas de metal ingresen a la línea de producción.

2. Residuos de impureza orgánica

Tipos:Fibras de guantes, partículas de sellador

Causas:

* Los operadores que no usan trajes de sala limpia antiestática.

* Envejecimiento y destacamento de anillos de sellado de equipos.

Soluciones:

* Implemente la gestión de la sala de la clase A (ISO 7), equipada con duchas de aire.

* Inspeccione regularmente los sellos de equipos y use materiales de fluoración para mejorar la resistencia a la corrosión.

1. Espesor de recubrimiento desigual

Tipos:Bordes gruesos, manchas huecas en el centro

Causas:

* Desviación de la brecha de la cuchilla de la cabeza de recubrimiento> ± 5 μm.

* Fluctuación de viscosidad de lodo> 10% (por ejemplo, debido a la detección tardía de contenido sólido).

Soluciones:

Introduzca los medidores de espesor del láser (precisión: ± 1 μm) para el ajuste de circuito cerrado en tiempo real del posicionamiento de la cuchilla.

Use un sistema de alimentación de doble tornillo para estabilizar la presión de suministro de la lechada.

2. Contaminación de materia extranjera

Tipos:Polvo, lubricantes de equipos

Causas:

* Deposición de polvo causada por filtros de horno obstruidos.

* Fuga de aceite lubricante de los cojinetes de la cabeza de recubrimiento.

Soluciones:

* Limpie los filtros del horno cada 4 horas e instale sensores de presión diferencial para una advertencia temprana.

* Reemplace los lubricantes de las piezas móviles con grasa de grado alimenticio.

1. Residuos solventes

Tipos:Solventes orgánicos como NMP, DME, etc.

Causas:

* Temperatura de secado insuficiente (por ejemplo,<120°C).

* Diseñar fallas en el sistema de circulación de aire caliente (velocidad del aire<2 m/s).

Soluciones:

* Implementar espectroscopía infrarroja para la detección en línea, controlando los niveles de residuos para<0.1%.

* Optimice el diseño del conducto de aire del horno para garantizar la uniformidad de temperatura dentro de ± 2 grados.

2. Oxidación del electrodo

Tipos:Engrosamiento de la capa de óxido de la superficie de aluminio.

Causas:

* Punto de rocío de entorno de secado> -40 grado.

* Tiempo de exposición al electrodo> 10 minutos.

Soluciones:

* Introducir un sistema de secado protegido por nitrógeno con contenido de oxígeno <5 ppm.

* Use una línea de secado continuo para minimizar la intervención manual.

1. Burrs excesivos

Tipos:Burrs de metal (lámina de cobre/papel de aluminio)

Causas:

* Desgaste de la herramienta (Radio del borde de la cuchilla> 2 μm).

* Estrés térmico generado al reducir la velocidad> 150m/min.

Soluciones:

* Use cuchillas recubiertas de diamantes, aumentando la vida útil en 5 veces.

* Aplicar la tecnología de corte láser (ancho de pulso <10ns), logrando rebabas menores o igual a 2 μm.

2. Contaminación del polvo

Tipos:Partículas de material activo

Causas:

＊ Falta de vacío de polvo de inmediato después de cortar.

＊ Mala adhesión en superficies de electrodos (por ejemplo, relación de aglutinante insuficiente).

Soluciones:

＊ Instale un sistema de recolección de polvo de presión negativa con Air Speed> 10 m/s.

＊ Optimice el proceso de calendario para aumentar la densidad del electrodo a más de 2.2 g/cm³.

1. Arrugas separadas

Tipos:Arrugas transversales/longitudinales

Causas:

＊ Fluctuaciones de tensión de relajación inestable> 5%.

＊ Desviación de concentricidad del eje del devanado> 5 μm.

Soluciones:

＊ Implemente el control de circuito cerrado con frenos de polvo magnéticos y sensores de tensión.

＊ Calibre regularmente el eje de devanado para mantener un agotador por debajo de 3 μm.

2. Incrustación de materia extranjera

Tipos:Fibras, escoria de soldadura

Causas:

＊ RESOS FLOTANTE EN el medio ambiente (por ejemplo, fragmentos de tela no tejidos).

＊ salpicaduras de metal generadas durante la soldadura de pestañas.

Soluciones:

＊ Humedad del taller de control al 30% -40% HR para reducir la adhesión estática.

＊ Instale pantallas protectoras de soldadura por láser en las estaciones de soldadura, logrando una tasa de captura de salpicaduras de> 99%.

1. Contaminación de electrolitos

Tipos:Humedad, iones metálicos

Causas:

＊ Punto de rocío del entorno de almacenamiento de electrolitos> -40 grado.

＊ Limpieza incompleta de la tubería de inyección.

Soluciones:

＊ Use la tecnología de secado de tamiz molecular de litio para mantener el contenido de humedad <5 ppm.

＊ Circule el disolvente DME a través de la tubería de inyección tres veces antes de la inyección.

2. Desviación del volumen de inyección

Tipos:Sobrecargador o insignificante

Causas:

＊ Precisión de la bomba de medición <0. 1% FS.

＊ Fluctuación de viscosidad electrolítica con variación de temperatura> 5%.

Soluciones:

＊ Equipar con medidores de flujo de masa (precisión: ± 0. 05%).

＊ Instale un sistema de temperatura constante (25 ± 1 grado) para el tanque de almacenamiento de electrolitos.

1. Residuos de gas

Tipos:Co₂, H₂

Causas:

＊ Generación de gas debido a la descomposición de la película SEI durante la formación.

＊ Degassing incompleto (por ejemplo, nivel de vacío> 10⁻³ PA).

Soluciones:

＊ Implemente un protocolo de formación escalonado (por ejemplo, {{0}}. 1c → 0. 3c → 0.5c).

＊ Instale dispositivos de combustión catalítica en salas de envejecimiento, logrando una eficiencia de tratamiento> 99%.

2. Anormalidades de voltaje

Tipos:Caída de voltaje debido a la autolargo

Causas:

＊ Circuitos de micro-cortes internos (por ejemplo, partículas metálicas que penetran en el separador).

Soluciones:

＊ Introducir modelos de predicción de autodescarga basados ​​en AI con precisión hasta ± 0. 5% por mes.

＊ Realizar inspecciones de rayos X después del envejecimiento, logrando una tasa de detección de materia extranjera> 95%.

Proceso de limpieza a nivel atómico

La tecnología de limpieza de plasma (p. Ej., O₂ Plasma) se utiliza para eliminar los contaminantes de nivel nano de la superficie de los electrodos.

Sistema de detección inteligente

La integración de los algoritmos de la visión artificial (resolución: 1 μm) y AI permite la clasificación de defectos en tiempo real.

Sistema de material de auto reparto

La adición de derivados del ferroceno en la película SEI permite la reparación automática de defectos cuando se rompe la película SEI.

El control de los defectos de aislamiento y la materia extraña en las celdas de la batería de litio debe cumplir con el principio de "prevención primero, detección en segundo lugar". A través de la optimización de materiales (por ejemplo, electrolitos de estado sólido), innovaciones de procesos (p. Ej., Pango de láser) y gestión inteligente (p. Ej., Gemelos digitales), el riesgo de contaminación de materia extraña se puede reducir a continuación 0. 1 ppm. En el futuro, con el uso generalizado de la inspección de calidad basada en IA y las tecnologías de caracterización in situ, la fabricación de células de baterías avanzará hacia la meta de "defectos cero".