Lityum pil sarma hücrelerinin iç kusur haritası

Lityum pil sarma hücrelerinin iç kusur haritası

Sarma, pozitif ve negatif elektrot plakalarını ve ayırıcıları bir araya getiren lityum iyon pillerin üretim sürecinde önemli bir işlemdir. Arızalı ürünler ortaya çıkarsa, pozitif ve negatif elektrot plakaları ve ayırıcılar da dahil olmak üzere bobin çekirdeğinin tamamı boşa gider. Verim oranının akünün üretim maliyeti üzerinde önemli bir etkisi vardır ve aynı zamanda akünün performansını ve güvenliğini de etkiler.

Genel olarak bobin çekirdeğinin ortak iç kusur haritaları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir ve her harita pozitif elektrot plakasını, diyaframı ve negatif elektrot plakasını içerir.

Şekil 1 Bobin çekirdeğinin iç kusur haritası

Bunlardan ilk sıra (a), hiçbir iç kusuru olmayan normal bir modeldir.

İkinci sıradaki (b) üçüncü fotoğraf, elektrot plakasının, sarma işleminde gerilimin iyi kontrol edilmemesinden ve elektrot plakasının bükülmesinden kaynaklanabilecek bir bükülme deformasyonunu göstermektedir. Bu kusur, şarj ve deşarj sırasında tekrarlanan genleşme ve büzülme sırasında akü elektrotunda çok sayıda kırışmaya neden olarak kapasite kullanımını sınırlayabilir ve lityum çökelmesi gibi sorunlara yol açabilir.

Üçüncü sıradaki (c) kusur, elektrot hazırlama veya elektrot haddeleme, kesme ve diğer işlemler gibi taşıma işlemleri sırasında diyafram üzerinde metal yabancı nesnelerin bulunmasıdır. Sarma işlemi kutup parçalarının kesilmesiyle oluşan folyo artıklarının oluşması da mümkündür. Metal yabancı nesneler pilin içinde mikro kısa devrelere neden olabilir, ciddi derecede kendi kendine boşalmaya neden olabilir ve güvenlik tehlikeleri oluşturabilir. Genel tespit yöntemleri esas olarak akü çekirdeği yalıtımının voltaj direnci testini, yüksek sıcaklıkta yaşlanma izlemeyi ve vasıfsız ürünlerin kendi kendine deşarj k-değeri kararını içerir.

Dördüncü sıradaki (d) ana sorun, pozitif ve negatif yüzeylerin iki farklı kalınlığı dahil olmak üzere eşit olmayan kaplama ve bir tarafta kaplama olmamasıdır. Bu kusur esas olarak kaplama işleminden veya elektrot hazırlama işlemi sırasında kaplamanın ayrılmasından kaynaklanır. Genel olarak CCD algılama, kutup plakası haddeleme ve kesme işlemleri için kurulur ve hatalı kutup plakaları, sarma işlemi sırasında hatalı ürünleri çıkarmak için işaretlenir. Ancak kusurlu ürünlerin %100 ortadan kaldırılacağı garantisi yoktur. Bu durum ortaya çıkarsa, pil kapasitesi kaybolur ve pozitif ve negatif elektrot kapasitesi arasında bir uyumsuzluk olur, bu da lityum çökelmesine ve diğer sorunlara yol açar.

Beşinci sıradaki (e) kusur ise içerisinde toz gibi metalik olmayan yabancı cisimlerin bulunmasıdır. Bu durum metal yabancı cisimler kadar zararlı olmasa da pil performansını da etkileyebilir. Boyutun nispeten büyük olması diyaframın çatlamasına ve pozitif ve negatif kutuplar arasında mikro kısa devrelere de yol açabilir.

Yukarıdaki grafiği elde etme yöntemi şu şekildedir: bobin çekirdeğinin tamamını A ve B yapışkan epoksi reçinesine gömün ve bobin çekirdeğinin iç yapısal özelliklerini korumak için katılaştırın. Kesiti kesin, zımpara kağıdıyla zımparalayın, örnek oluşturmak için parlatın ve taramalı elektron mikroskobu kullanarak gözlemleyin. Çok sayıda fotoğraf elde edildi ve bu kusur kalıpları belirlendi.

Şekil 2 Çekirdek mikro yapısının gözlem süreci


Ayrıca Şekil 3'te gösterildiği gibi yara hücresinin köşelerinde kutup kırılması olabilir. Kutup parçası çok kırılgandır ve kırılmaya özellikle yatkın olan büyük bir kalınlığa sahiptir.

Yukarıdaki, bobin çekirdeğinin iç kusur haritasıdır.