कोटिंग प्रक्रिया और लिथियम बैटरियों के दोष

1. लिथियम बैटरी के प्रदर्शन पर कोटिंग प्रक्रिया का प्रभाव

ध्रुवीय कोटिंग आम तौर पर एक मौजूदा कलेक्टर पर एक समान रूप से मिश्रित घोल को कोटिंग करने और घोल में कार्बनिक सॉल्वैंट्स को सुखाने की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। कोटिंग प्रभाव का बैटरी क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, चक्र जीवन और सुरक्षा पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिससे इलेक्ट्रोड शीट की एक समान कोटिंग सुनिश्चित होती है। कोटिंग विधियों और नियंत्रण मापदंडों के चयन का लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जो मुख्य रूप से इसमें प्रकट होता है:

1) कोटिंग सुखाने का तापमान नियंत्रण: यदि कोटिंग के दौरान सुखाने का तापमान बहुत कम है, तो यह इलेक्ट्रोड के पूरी तरह सूखने की गारंटी नहीं दे सकता है। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो यह इलेक्ट्रोड के अंदर कार्बनिक सॉल्वैंट्स के तेजी से वाष्पीकरण के कारण इलेक्ट्रोड की सतह कोटिंग पर दरार, छीलने और अन्य घटनाओं का कारण बन सकता है;

2) कोटिंग सतह घनत्व: यदि कोटिंग सतह घनत्व बहुत कम है, तो बैटरी क्षमता नाममात्र क्षमता तक नहीं पहुंच सकती है। यदि कोटिंग की सतह का घनत्व बहुत अधिक है, तो सामग्री की बर्बादी होना आसान है। गंभीर मामलों में, यदि सकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता की अधिकता है, तो लिथियम वर्षा के कारण लिथियम डेंड्राइट बन सकते हैं और बैटरी विभाजक को छेद सकते हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है और सुरक्षा खतरा पैदा हो सकता है;

3) कोटिंग का आकार: यदि कोटिंग का आकार बहुत छोटा या बहुत बड़ा है, तो इससे बैटरी के अंदर सकारात्मक इलेक्ट्रोड पूरी तरह से नकारात्मक इलेक्ट्रोड द्वारा कवर नहीं हो सकता है। चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, लिथियम आयन सकारात्मक इलेक्ट्रोड से एम्बेडेड होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट में चले जाते हैं जो पूरी तरह से नकारात्मक इलेक्ट्रोड द्वारा कवर नहीं होता है। सकारात्मक इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता का कुशलतापूर्वक उपयोग नहीं किया जा सकता है, और गंभीर मामलों में, लिथियम डेंड्राइट बैटरी के अंदर बन सकते हैं, जो आसानी से विभाजक को पंचर कर सकते हैं और बैटरी के आंतरिक सर्किट को नुकसान पहुंचा सकते हैं;

4) कोटिंग की मोटाई: यदि कोटिंग की मोटाई बहुत पतली या बहुत मोटी है, तो यह बाद की इलेक्ट्रोड रोलिंग प्रक्रिया को प्रभावित करेगी और बैटरी इलेक्ट्रोड प्रदर्शन की स्थिरता की गारंटी नहीं दे सकती है।

इसके अलावा, बैटरी की सुरक्षा के लिए इलेक्ट्रोड कोटिंग का बहुत महत्व है। कोटिंग से पहले, यह सुनिश्चित करने के लिए 5S कार्य किया जाना चाहिए कि कोटिंग प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड में कोई कण, मलबा, धूल आदि न मिले। यदि मलबा मिलाया जाता है, तो यह बैटरी के अंदर माइक्रो शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकता है, और गंभीर मामलों में, इससे बैटरी में आग लग सकती है और विस्फोट हो सकता है।

2. कोटिंग उपकरण और कोटिंग प्रक्रिया का चयन

सामान्य कोटिंग प्रक्रिया में शामिल हैं: अनवाइंडिंग → स्प्लिसिंग → पुलिंग → टेंशन कंट्रोल → कोटिंग → ड्राईिंग → करेक्शन → टेंशन कंट्रोल → करेक्शन → वाइंडिंग और अन्य प्रक्रियाएं। कोटिंग प्रक्रिया जटिल है, और कई कारक भी हैं जो कोटिंग प्रभाव को प्रभावित करते हैं, जैसे कोटिंग उपकरण की विनिर्माण सटीकता, उपकरण संचालन की सुचारूता, कोटिंग प्रक्रिया के दौरान गतिशील तनाव का नियंत्रण, हवा का आकार सुखाने की प्रक्रिया के दौरान प्रवाह, और तापमान नियंत्रण वक्र। इसलिए, उचित कोटिंग प्रक्रिया चुनना बेहद महत्वपूर्ण है।

आम तौर पर, कोटिंग विधि चुनते समय, कई कारकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है, जिसमें लेपित की जाने वाली परतों की संख्या, गीली कोटिंग की मोटाई, कोटिंग तरल के रियोलॉजिकल गुण, आवश्यक कोटिंग सटीकता, कोटिंग समर्थन या सब्सट्रेट शामिल हैं। और कोटिंग की गति.

उपरोक्त कारकों के अलावा, इलेक्ट्रोड कोटिंग की विशिष्ट स्थिति और विशेषताओं पर विचार करना भी आवश्यक है। लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोड कोटिंग की विशेषताएं हैं: ① डबल-पक्षीय सिंगल-लेयर कोटिंग; ② घोल की गीली कोटिंग अपेक्षाकृत मोटी होती है (100-300 μ मीटर); ③ घोल एक गैर न्यूटोनियन उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ है; ④ ध्रुवीय फिल्म कोटिंग के लिए परिशुद्धता की आवश्यकता फिल्म कोटिंग के समान उच्च है; ⑤ कोटिंग सपोर्ट में एल्यूमीनियम फ़ॉइल और तांबे की फ़ॉइल होती है जिसकी मोटाई 10-20 μ मीटर होती है; ⑥ फिल्म की कोटिंग गति की तुलना में, पोलराइज़र की कोटिंग गति अधिक नहीं है। उपरोक्त कारकों को ध्यान में रखते हुए, आम तौर पर प्रयोगशाला उपकरण एक स्क्रैपर प्रकार को अपनाते हैं, उपभोक्ता लिथियम-आयन बैटरी ज्यादातर रोल कोटिंग ट्रांसफर प्रकार का उपयोग करते हैं, और पावर बैटरी ज्यादातर स्लिट एक्सट्रूज़न विधि का उपयोग करते हैं।

स्क्रैपर कोटिंग: फ़ॉइल सब्सट्रेट कोटिंग रोलर से होकर गुजरता है और सीधे स्लरी टैंक से संपर्क करता है। अतिरिक्त घोल को फ़ॉइल सब्सट्रेट पर लगाया जाता है। जब सब्सट्रेट कोटिंग रोलर और स्क्रैपर के बीच से गुजरता है, तो स्क्रैपर और सब्सट्रेट के बीच का अंतर कोटिंग की मोटाई निर्धारित करता है। साथ ही, अतिरिक्त घोल को हटा दिया जाता है और वापस प्रवाहित कर दिया जाता है, जिससे सब्सट्रेट की सतह पर एक समान कोटिंग बन जाती है। स्क्रेपर्स के मुख्य प्रकार अल्पविराम स्क्रेपर्स हैं। कॉमा स्क्रेपर कोटिंग हेड में प्रमुख घटकों में से एक है। इसे आम तौर पर वृत्ताकार रोलर की सतह पर अल्पविराम जैसा किनारा बनाने के लिए जेनरेटरिक्स के साथ मशीनीकृत किया जाता है। इस खुरचनी में उच्च शक्ति और कठोरता है, और कोटिंग की मात्रा और सटीकता को नियंत्रित करना आसान है। यह उच्च ठोस सामग्री और उच्च चिपचिपाहट वाले घोल के लिए उपयुक्त है।

रोलर कोटिंग स्थानांतरण प्रकार: कोटिंग रोलर घोल को चलाने के लिए घूमता है, और घोल की स्थानांतरण मात्रा को अल्पविराम स्क्रैपर के बीच के अंतर के माध्यम से समायोजित किया जाता है। घोल को बैक रोलर और कोटिंग रोलर के घूमने से सब्सट्रेट में स्थानांतरित किया जाता है। प्रक्रिया को चित्र 2 में दिखाया गया है। रोलर कोटिंग ट्रांसफर कोटिंग में दो बुनियादी प्रक्रियाएं शामिल हैं: (1) कोटिंग रोलर के घूमने से घोल मापने वाले रोलर्स के बीच के अंतर से गुजरता है, जिससे घोल परत की एक निश्चित मोटाई बनती है; (2) कोटिंग बनाने के लिए कोटिंग रोलर और बैक रोलर को विपरीत दिशाओं में घुमाकर घोल परत की एक निश्चित मोटाई को फ़ॉइल सामग्री में स्थानांतरित किया जाता है।

स्लिट एक्सट्रूज़न कोटिंग: एक सटीक गीली कोटिंग तकनीक के रूप में, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, कार्य सिद्धांत यह है कि कोटिंग तरल को एक निश्चित दबाव और प्रवाह दर के तहत कोटिंग मोल्ड के अंतराल के साथ बाहर निकाला जाता है और स्प्रे किया जाता है, और सब्सट्रेट में स्थानांतरित किया जाता है। अन्य कोटिंग विधियों की तुलना में, इसके कई फायदे हैं, जैसे तेज़ कोटिंग गति, उच्च सटीकता और एक समान गीली मोटाई; कोटिंग प्रणाली बंद है, जो कोटिंग प्रक्रिया के दौरान प्रदूषकों को प्रवेश करने से रोक सकती है। घोल की उपयोग दर अधिक है, और घोल के गुणों को स्थिर बनाए रखा जा सकता है। कोटिंग की कई परतें एक साथ लगाई जा सकती हैं। और यह घोल की विभिन्न चिपचिपाहट और ठोस सामग्री श्रेणियों के अनुकूल हो सकता है, और स्थानांतरण कोटिंग प्रक्रिया की तुलना में इसमें मजबूत अनुकूलनशीलता है।

3. कोटिंग दोष और प्रभावित करने वाले कारक

कोटिंग दोषों को कम करना, कोटिंग की गुणवत्ता और उपज में सुधार, और कोटिंग प्रक्रिया के दौरान लागत को कम करना महत्वपूर्ण पहलू हैं जिनका कोटिंग प्रौद्योगिकी में अध्ययन करने की आवश्यकता है। कोटिंग प्रक्रिया में आम समस्याओं में मोटा सिर और पतली पूंछ, दोनों तरफ मोटे किनारे, बिंदु जैसे काले धब्बे, खुरदरी सतह और खुली पन्नी शामिल हैं। सिर और पूंछ की मोटाई को कोटिंग वाल्व या आंतरायिक वाल्व के खुलने और बंद होने के समय से समायोजित किया जा सकता है। मोटे किनारों की समस्या को घोल गुण, कोटिंग गैप समायोजन, घोल प्रवाह दर आदि पहलुओं से सुधारा जा सकता है। पन्नी सामग्री को स्थिर करके, गति को कम करके और कोण को समायोजित करके सतह की खुरदरापन, असमानता और धारियों में सुधार किया जा सकता है। हवाई चाकू का.

सब्सट्रेट - घोल

घोल और कोटिंग के बुनियादी भौतिक गुणों के बीच संबंध: वास्तविक प्रक्रिया में, घोल की चिपचिपाहट का कोटिंग प्रभाव पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है। तैयार किए गए घोल की चिपचिपाहट इलेक्ट्रोड कच्चे माल, घोल अनुपात और चयनित बाइंडर के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है। जब घोल की चिपचिपाहट बहुत अधिक होती है, तो कोटिंग अक्सर निरंतर और स्थिर रूप से नहीं की जा सकती है, और कोटिंग प्रभाव भी प्रभावित होता है।

कोटिंग तरल की एकरूपता, स्थिरता, धार और सतह प्रभाव सीधे कोटिंग तरल के रियोलॉजिकल गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं, जिससे सीधे कोटिंग की गुणवत्ता निर्धारित होती है। कोटिंग विंडो का अध्ययन करने के लिए सैद्धांतिक विश्लेषण, कोटिंग प्रयोगात्मक तकनीक, द्रव गतिशीलता परिमित तत्व तकनीक और अन्य शोध विधियों का उपयोग किया जा सकता है, जो प्रक्रिया संचालन सीमा को संदर्भित करता है जो स्थिर कोटिंग प्राप्त कर सकता है और समान कोटिंग प्राप्त कर सकता है।

सब्सट्रेट - कॉपर और एल्युमिनियम फॉयल

सतह तनाव: तांबे एल्यूमीनियम पन्नी का सतह तनाव लेपित समाधान की तुलना में अधिक होना चाहिए, अन्यथा समाधान को सब्सट्रेट पर आसानी से फैलाना मुश्किल होगा, जिसके परिणामस्वरूप कोटिंग की गुणवत्ता खराब होगी। पालन ​​​​करने का एक सिद्धांत यह है कि लेपित किए जाने वाले घोल की सतह का तनाव सब्सट्रेट की तुलना में 5 डायन/सेमी कम होना चाहिए, हालांकि यह केवल खुरदरा होता है। समाधान और सब्सट्रेट की सतह के तनाव को सब्सट्रेट के सूत्र या सतह उपचार को समायोजित करके समायोजित किया जा सकता है। दोनों के लिए सतह तनाव की माप को गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण आइटम के रूप में भी शामिल किया जाना चाहिए।

समान मोटाई: स्क्रैपर कोटिंग के समान प्रक्रियाओं में, सब्सट्रेट में असमान मोटाई से कोटिंग की मोटाई असमान हो सकती है। क्योंकि कोटिंग प्रक्रिया में, कोटिंग की मोटाई स्क्रैपर और सब्सट्रेट के बीच के अंतर से नियंत्रित होती है। यदि अनुप्रस्थ दिशा में सब्सट्रेट की मोटाई कम है, तो अधिक समाधान उस क्षेत्र से गुजरेगा और कोटिंग की मोटाई अधिक मोटी होगी, और इसके विपरीत। यदि मोटाई गेज से सब्सट्रेट की मोटाई में उतार-चढ़ाव देखा जाता है, तो अंतिम फिल्म की मोटाई में उतार-चढ़ाव भी वही विचलन दिखाएगा। इसके अलावा, पार्श्व मोटाई विचलन से वाइंडिंग में दोष भी हो सकता है। इसलिए ऐसे दोषों से बचने के लिए कच्चे माल की मोटाई को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है

स्थैतिक बिजली: कोटिंग लाइन पर, रोलर से खुलने और गुजरने के दौरान सब्सट्रेट की सतह पर बहुत सारी स्थैतिक बिजली उत्पन्न होती है। उत्पन्न स्थैतिक बिजली रोलर पर हवा और राख की परतों को आसानी से सोख सकती है, जिससे कोटिंग में दोष पैदा हो सकता है। डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान, स्थैतिक बिजली कोटिंग सतह पर इलेक्ट्रोस्टैटिक उपस्थिति दोष भी पैदा कर सकती है, और अधिक गंभीरता से, यह आग का कारण भी बन सकती है। यदि सर्दियों में आर्द्रता कम है, तो कोटिंग लाइन पर स्थैतिक बिजली की समस्या अधिक प्रमुख और गंभीर होगी। ऐसे दोषों को कम करने का सबसे प्रभावी तरीका पर्यावरणीय आर्द्रता को यथासंभव उच्च रखना, कोटिंग लाइन को ग्राउंड करना और कुछ एंटी-स्टैटिक डिवाइस स्थापित करना है।

सफाई: सब्सट्रेट की सतह पर अशुद्धियाँ भौतिक दोष जैसे धक्कों, गंदगी आदि का कारण बन सकती हैं। इसलिए सब्सट्रेट की उत्पादन प्रक्रिया में, कच्चे माल की सफाई को अच्छी तरह से नियंत्रित करना आवश्यक है। सब्सट्रेट अशुद्धियों को दूर करने के लिए ऑनलाइन फिल्म सफाई रोलर्स एक अपेक्षाकृत प्रभावी तरीका है। हालांकि झिल्ली पर मौजूद सभी अशुद्धियों को हटाया नहीं जा सकता है, लेकिन यह कच्चे माल की गुणवत्ता में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकता है और नुकसान को कम कर सकता है।

4. लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोड का दोष मानचित्र

【1】 लिथियम-आयन बैटरी की नकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग में बुलबुला दोष

【2】पिनहोल

【3】 खरोंचें

【4】 मोटी धार

【5】नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एकत्रित कण

【6】 सकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर एकत्रित कण

【7】 जल व्यवस्था ध्रुवीय दरार

【8】पोलराइज़र की सतह का सिकुड़न

【9】 पोलराइज़र की सतह पर खरोंचें

【10】 खड़ी धारियां लगाएं

【11】 पोलराइज़र के आंशिक रूप से सूखे क्षेत्र में रोलिंग दरारें

【12】 पोलराइज़र रोलर के किनारे पर झुर्रियाँ

【13】 नकारात्मक इलेक्ट्रोड स्लिटिंग कोटिंग और फ़ॉइल डिटेचमेंट

【14】 ध्रुवीय स्लाइस काटने वाली गड़गड़ाहट

【15】 ध्रुवीय स्लाइस कटिंग वेव एज

5. कोटिंग की एकरूपता

तथाकथित कोटिंग एकरूपता कोटिंग क्षेत्र के भीतर कोटिंग की मोटाई या चिपकने वाले वितरण की स्थिरता को संदर्भित करती है। कोटिंग की मोटाई या चिपकने वाली मात्रा की स्थिरता जितनी बेहतर होगी, कोटिंग की एकरूपता उतनी ही बेहतर होगी, और इसके विपरीत। कोटिंग की एकरूपता के लिए कोई एकीकृत माप सूचकांक नहीं है, जिसे उस क्षेत्र में औसत कोटिंग मोटाई या चिपकने वाली मात्रा के सापेक्ष एक निश्चित क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर कोटिंग की मोटाई या चिपकने वाली मात्रा के विचलन या प्रतिशत विचलन द्वारा मापा जा सकता है। किसी निश्चित क्षेत्र में अधिकतम और न्यूनतम कोटिंग मोटाई या चिपकने वाली मात्रा के बीच अंतर। कोटिंग की मोटाई आमतौर पर µm में व्यक्त की जाती है।

कोटिंग एकरूपता का उपयोग किसी क्षेत्र की समग्र कोटिंग स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है। लेकिन वास्तविक उत्पादन में, हम आमतौर पर सब्सट्रेट की क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों दिशाओं में एकरूपता के बारे में अधिक ध्यान रखते हैं। तथाकथित पार्श्व एकरूपता कोटिंग चौड़ाई दिशा (या मशीन पार्श्व दिशा) में एकरूपता को संदर्भित करती है। तथाकथित अनुदैर्ध्य एकरूपता कोटिंग लंबाई दिशा (या सब्सट्रेट यात्रा दिशा) में एकरूपता को संदर्भित करती है।

क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर गोंद अनुप्रयोग त्रुटियों के परिमाण, प्रभावित करने वाले कारकों और नियंत्रण विधियों में महत्वपूर्ण अंतर हैं। सामान्य तौर पर, सब्सट्रेट (या कोटिंग) की चौड़ाई जितनी बड़ी होगी, पार्श्व एकरूपता को नियंत्रित करना उतना ही कठिन होगा। कोटिंग में वर्षों के व्यावहारिक अनुभव के आधार पर, जब सब्सट्रेट की चौड़ाई 800 मिमी से कम होती है, तो पार्श्व एकरूपता की आमतौर पर आसानी से गारंटी दी जाती है; जब सब्सट्रेट की चौड़ाई 1300-1800मिमी के बीच होती है, तो पार्श्व एकरूपता को अक्सर अच्छी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन यह मुश्किल है और इसके लिए काफी स्तर की पेशेवर विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है; जब सब्सट्रेट की चौड़ाई 2000 मिमी से ऊपर होती है, तो पार्श्व एकरूपता को नियंत्रित करना बहुत मुश्किल होता है, और केवल कुछ निर्माता ही इसे अच्छी तरह से संभाल सकते हैं। जैसे-जैसे उत्पादन बैच (यानी कोटिंग की लंबाई) बढ़ता है, अनुदैर्ध्य एकरूपता अनुप्रस्थ एकरूपता की तुलना में एक बड़ी चुनौती या कठिनाई बन सकती है।