ELT真空压力除泡器锂离子电池涂层气泡解决方案
[发布日期：2020-01-22 14:05:39] 点击：
ELT真空压力除泡器锂离子电池涂层气泡解决方案
锂离子电池生产环境粉尘控制不足会导致涂层表面产生大量的气泡，由于锂离子电池的极片表面质量对电池使用性能影响很大，如果极片上存在气泡等异常点，会使电池的循环寿命、放电稳定性和使用安全性存在较大隐患。因此，涂布液的脱泡技术和涂布后极片表面气泡消除问题值得研究。
1 涂层气泡概述
1.1 涂层气泡现状描述
生产中发现，涂布时涂层表面会出现大小不一的圆形异常区域，经过辊压机辊压后，图 1
中涂覆区表面出现的圆形颜色异常区域即为气泡，圆形区内部颜色较深，说明此处碳层偏薄，轻度凹陷导致未辊压到;圆形区边缘出现亮色边线，是因为此处偏厚，压实密度较大。
1.2 气泡微观成像及来源分析
涂层出现气泡会导致生产报废，那么气泡出现的原因是什么呢?只有了解气泡构成才能查出气泡来源，进而从根本上消除气泡。从生产现场选取带有气泡的负极片，取样后使用扫描电镜放大200
倍观察，发现气泡处有异物，呈纤维状或者片状，如图2 所示，说明此类极片在涂布时涂布液内混入了杂质，此类杂质是由于生产过程中环境洁净度不合格导致。
1.3 电池拆解、循环实验及气泡危害分析
从表1 中数据可以看出，3 只电池的循环性能都较差，且电池内部气泡极片比例越高，循环性能越差。电池2
和电池3由于容量保持率低于90%，提前终止了循环实验;电池1 循环500次后的容量保持率较低，满足不了客户要求，因此，制定消泡措施意义重大。
1.3.2 电池拆解及安全性能分析
将上述3只电池在满电状态下解剖，气泡处外观如图4所示。
从图4可以看出，与正常区域相比，化成后气泡中心是白色，说明此处发生析锂，周围有一圈暗灰色过渡，说明此处碳层较厚，锂离子未完全嵌入，刚好与图1
对应。原理是：电池充放电时发生电泳反应，当正极片对面的负极部位容量不足时，充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会在负极片表面析出，形成突起状枝晶，而下一次充电时，这个突起部分更容易造成锂的析出，经过几十至上百次的循环充放电后，枝晶会长大，最后会刺穿隔膜，使内部产生短路，导致安全事故发生。因此应尽量杜绝涂布表面气泡的产生。
2 消泡措施要从根本上消除极片表面气泡，需要找到气泡产生的原因。2.1
气泡产生原理在合浆、转运和涂布过程中，粉尘或长度较大的毛絮物等异物混入涂布液中或落到湿涂层表面，该处涂层表面张力因受外力影响导致分子间作用力发生改变，浆料发生轻度转移，经烘干后形成圆形痕迹，中间偏薄，其变化过程如图5
所示。
2.2 消泡措施
结合锂电池生产工艺，针对由异物导致的这种涂布气泡，需要找出生产过程中浆料可能混入异物的所有环节，加以严格控制，才能减少此类气泡，例如原材料自带异物、原材料存储不当混入异物、合浆搅拌过程混入异物、浆料转运过程混入异物、车间大环境中异物落入浆料和湿涂层表面从而产生的涂布气泡等。需要提高车间环境洁净度和加强生产过程密闭性、减少外界异物与涂布浆料接触等方法来消除气泡。
原因是：涂布烘箱进出风道积尘较多，很难清理，增大风量会将积尘吹入烘箱落在湿涂层上，产生大量涂布气泡。消泡措施包括：一，烘箱风道定期除尘;二，将烘箱风量数据固化在工艺文件中，无权限人员不得随意调节。
上面的除气泡的方法多是在生产过程中的注意事项，以避免产生气泡，可一旦不注意或者工艺材料不到位产生了气泡该如何解决呢？台湾ELT科技研发的高温真空压力除泡系统采用物理方法，采用高温烘烤，真空施压的方法去除气泡，自动化智能化无需值守，是锂电池等新能源行业消除气泡的福音。
3 除气泡后电池性能的改善和提升
消泡措施实施后，取2只正常无气泡电池在常温下进行500次循环性能实验，当电池容量保持率低于90%时实验自动终止。电池的循环结果见图6。
将表2 中的正常电池循环数据与表1 中的有气泡电池循环数据对比，可以看出消泡措施全面实施后，正常电池循环500
次的容量保持率平均高于有气泡电池2%以上，证明了消泡措施的实施对电池循环寿命有很大的提升。
4 小结
涂布气泡问题严重影响电池生产过程，会增加生产成本，降低电池放电性能和安全性能。所以消除锂电池气泡对于电池生产企业非常重要，推荐您台湾ELT科技研发生产的高温真空压力除泡系统，为您定制专门锂电池气泡解决方案，帮您提高良品率降低消耗。若您对我们产品感兴趣，欢迎在线或来点咨询。
