Das LithiumBatterietrennerfungiert als Schutzbarriere zwischen der positiven und der negativen Elektrode und leitet Ionen, aber keine Elektronen. Im Idealzustand nach der Elektrolytbefüllung und -bildung sollte der Separator vollständigen und flächigen Kontakt mit den Elektroden halten. Wenn wir jedoch Batterien zerlegen, stellen wir oft fest, dass der Separator stark faltig ist. (Dies ist auch deutlich an der Faltenbildung der negativen Elektrode zu erkennen).
Im Folgenden besprechen wir die Faltenbildung im Separator unter drei Aspekten: den Gefahren, den Ursachen und den Lösungen.
I. Gefahren der Faltenbildung des Separators:
Erhöhter Innenwiderstand:Die mikroporöse Struktur des Separators wird an den Faltenstellen beschädigt, wodurch die Transportwege für Lithium--Ionen behindert werden. Dadurch erhöht sich der Innenwiderstand um 15 %-30 %, was die Lade-Entlade-Effizienz erheblich verringert.
Kapazitätsverlust:Eine ungleichmäßige Elektrolytinfiltration in faltigen Regionen führt zu einer verminderten Nutzung aktiver Materialien. Experimentelle Daten einer bestimmten NMC-Kathodenbatterie zeigten einen Kapazitätsverlust von bis zu 8 % pro 100 Zyklen.
Lithiumdendritenwachstum und Kurzschlussrisiko:Faltenbildung führt zu einem lokalen Anstieg der Stromdichte, was die Wahrscheinlichkeit des Wachstums von Lithiumdendriten auf der Oberfläche der Graphitanode und das Risiko von Kurzschlüssen erhöht.
II. Ursachen für Faltenbildung im Separator:
Sachmängel:Separatoren mit einer Oberflächenrauheit > 0,3 μm (Standard-Ra-Wert 0,1–0,3 μm) oder einer Zugfestigkeit < 300 MPa neigen eher zur Faltenbildung.
Prozessfehler: Excessive winding tension fluctuations (exceeding±3% where the standard requires±1%) lead to uneven roll tightness. Other issues include excessive oven temperature gradients (>5 Grad, wobei der zulässige Wert kleiner oder gleich 2 Grad ist).
Unzumutbarer Heißpressprozess:Falsche Einstellungen der Heißpressparameter - Druck, Temperatur, Zeit - führen zu einer schlechten Formgebung der Elektrodenrolle.
Unangemessener Elektrolyt-Füllprozess:Der Füllvorgang umfasst typischerweise (Vakuumansaugung - Primärbefüllung - Stehen - Vor-Beladung - Vakuumansaugung - Sekundärbefüllung). Wenn der Vakuumunterdruck zu hoch oder die Geschwindigkeit zu hoch ist, kann es leicht zu einer Trennung zwischen Separator und Elektroden kommen. Darüber hinaus entsteht nach dem Vorladen Gas, und durch das Vakuumziehen während des Sekundärfüllens können sowohl dieses Gas als auch etwas Elektrolyt entfernt werden. Wenn Gas abgesaugt wird, kann es Kanäle bilden, die ebenfalls zu sichtbaren Falten führen.
Unvollständige Elektrolytinfiltration:Wenn der Elektrolyt nicht vollständig eindringt und zwischen den Elektroden und dem Separator trockene Bereiche, Lücken oder Blasen zurückbleiben, kann es beim Vakuumziehen leicht zu Faltenbildung kommen.
Defekte an der Elektrodenoberfläche:Inhärente Defekte an den Elektroden (z. B. Vorsprünge, Vertiefungen usw.) können leicht die Anpassung des Separators an diese beeinträchtigen und zu Faltenbildung führen.
III. Lösungen für Separatorfalten:
Die Lösungen hängen oft mit den Ursachen zusammen und umfassen die Verbesserung der grundlegenden Eigenschaften des Separators sowie die Verbesserung der Wickel-, Heißpress-, Back- und Elektrolytfüllprozesse. Entdecken Sie unsereBatterieproduktionslinieLösungen für optimierte Prozesse.
Durch Verlängerung der Infiltrationszeit und entsprechende Erhöhung der Infiltrationstemperatur (z. B. Infiltration bei 45 Grad) kann der optimale Infiltrationszustand für die Elektroden erreicht werden.
Darüber hinaus kann der Einsatz beschichteter Separatoren über Prozessverbesserungen hinaus das Problem der Faltenbildung wirksam angehen. Beispielsweise verbessern Separatoren mit einseitiger PVDF-Beschichtung die Haftung nach dem Heißpressen erheblich, wodurch Falten vollständig vermieden oder reduziert werden. Erfahren Sie mehr über unsere fortgeschrittenenBatteriematerialAngebote, einschließlich beschichteter Separatoren.
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