Aperçu
Les séparateurs de batteries au lithium servent de barrière protectrice entre les électrodes positives et négatives, conduisant les ions mais pas les électrons. Idéalement, après injection et formation, le séparateur doit conserver un ajustement parfait et plat avec l’électrode. Cependant, il arrive souvent, lors du démontage de la batterie, que le séparateur se révèle fortement froissé. (Cela peut également être clairement visible à travers les rides sur l'électrode négative.)
Ce qui suit traite des rides de séparation en trois points clés : les dangers des rides de séparation, les causes des rides de séparation et les solutions aux rides de séparation.
Risques des rides séparatrices
Résistance interne accrue: La structure microporeuse du séparateur dans la zone ridée est perturbée, obstruant le chemin de transmission des ions lithium. Cela augmente la résistance interne de 15 à 30 %, réduisant considérablement l'efficacité de charge et de décharge.
Capacité Faible :Une infiltration inégale d'électrolytes dans la zone ridée réduit l'utilisation des matières actives. Les données expérimentales d'une certaine batterie à cathode ternaire ont montré un taux d'évanouissement de capacité allant jusqu'à 8 % pour 100 cycles.
Le placage au lithium induit des courts-circuits :Le plissement augmente la densité de courant locale et la probabilité de croissance de dendrites de lithium sur la surface de l'anode en graphite, augmentant ainsi le risque de courts-circuits.
Causes des rides du diaphragme
Défauts de matériaux :Les rides sont plus susceptibles de se produire lorsque la rugosité de la surface du diaphragme est supérieure à 0,3 μm (valeur standard Ra 0,1-0,3 μm) ou lorsque la résistance à la traction est inférieure à 300 MPa.
Défauts de processus :Des fluctuations excessives de tension d'enroulement dépassant ± 3 % peuvent entraîner une étanchéité inégale du rouleau d'électrode (exigence standard ± 1 %), des gradients de température du four supérieurs à 5 degrés (valeur admissible inférieure ou égale à 2 degrés), etc.
Mauvais processus de pressage à chaud :Des réglages incorrects de la pression, de la température et du temps de pressage à chaud peuvent entraîner une mauvaise formation du rouleau d’électrode.
Mauvais processus d’injection :Le processus d'injection comprend généralement (injection sous vide primaire - repos - pré-remplissage - injection sous vide secondaire). Si la pression du vide est trop élevée ou la vitesse trop rapide, une séparation entre le diaphragme et l'électrode peut facilement se produire. Dans le même temps, du gaz est généré après le pré-chargement, et la mise sous vide pendant le remplissage secondaire extrait également du gaz et un peu d'électrolyte. Cette extraction de gaz crée des chemins de gaz et des rides visibles.
Imprégnation électrolytique incomplète :Une imprégnation incomplète de l'électrolyte entraîne des zones sèches, des espaces et des bulles entre l'électrode et le diaphragme, ce qui le rend sujet au froissement lors de la mise sous vide. Défauts de surface de l'électrode : les défauts intrinsèques de l'électrode (tels que des bosses et des piqûres) peuvent affecter l'adhérence du diaphragme à celle-ci, entraînant des rides sur l'électrode.
Solutions pour le froissement du diaphragme
Les solutions partagent souvent des causes similaires, notamment l’amélioration des propriétés de base du diaphragme et le raffinement des processus de bobinage, de pressage à chaud, de cuisson et de remplissage.
Une imprégnation optimale des électrodes peut être obtenue en prolongeant le temps d'imprégnation et en augmentant de manière appropriée la température d'imprégnation (par exemple 45 degrés).
Outre les améliorations apportées aux processus, l'utilisation de diaphragmes revêtus peut atténuer efficacement le problème du froissement des diaphragmes. Par exemple, les diaphragmes revêtus sur une face de PVDF améliorent considérablement l'adhérence après pressage à chaud, éliminant ou réduisant complètement les plis.
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