リチウムバッテリーセパレーター正極と負極の間の保護障壁として機能し、イオンは伝導しますが、電子は伝導しません。電解質の充填および形成後の理想的な状態では、セパレーターは電極との完全かつ平坦な接触を維持する必要があります。しかし、バッテリーを分解すると、セパレーターにひどいシワが入っていることがよくあります。 (これは、負極のしわからもはっきりと観察できます)。
以下では、セパレータのしわについて、危険性、原因、解決策の 3 つの側面から説明します。
I. セパレーターにしわが寄る危険性:
内部抵抗の増加:セパレータの微多孔構造はしわのある部分で損傷し、リチウムイオンの輸送経路を妨げます。{0}}これにより、内部抵抗が 15%-30% 増加し、充放電効率が大幅に低下します。
容量のフェード:しわのある領域への電解液の浸透が不均一になると、活物質の利用率が低下します。特定の NMC カソード バッテリーの実験データでは、100 サイクルあたり最大 8% の容量低下率が示されています。
リチウムデンドライトの成長と短絡のリスク:しわができると電流密度が局所的に増加し、グラファイトアノード表面でリチウムデンドライトが成長する可能性が高まり、短絡の危険性が高まります。
II.セパレーターのシワの原因:
材料上の欠陥:表面粗さ > 0.3μm (標準 Ra 値 0.1 ～ 0.3μm) または引張強度 < 300MPa のセパレータは、しわが発生しやすくなります。
プロセスの欠陥: Excessive winding tension fluctuations (exceeding±3% where the standard requires±1%) lead to uneven roll tightness. Other issues include excessive oven temperature gradients (>5 度 (許容値は 2 度以下)。
不当なホットプレスプロセス:ホットプレスパラメータ - の圧力、温度、時間 - の設定が不適切であると、電極ロールの成形が不十分になります。
不当な電解液充填プロセス:充填プロセスには通常、（真空引き - 一次充填 - スタンディング - 事前充填 - 真空引き - 二次充填）が含まれます。真空負圧が高すぎたり、速度が速すぎたりすると、セパレータと電極の剥離が発生しやすくなります。さらに、予備充電後にガスが発生します。-二次充填中の真空引きにより、このガスと一部の電解質の両方が除去される可能性があります。ガスが抽出されるとチャネルが形成され、目に見えるシワの原因となる場合があります。
不完全な電解質浸透:電解液が完全に浸透せず、電極とセパレータの間に乾燥領域、隙間、気泡が残ると、真空引き時にしわが発生しやすくなります。
電極表面の欠陥:電極の固有の欠陥 (突起、くぼみなど) は、セパレーターの電極への適合性に容易に影響を及ぼし、しわの原因となります。
Ⅲ．セパレーターのしわの解決策:
多くの場合、解決策は原因に関連しており、セパレーターの基本特性の改善、巻き取り、ホットプレス、ベーキング、および電解液の充填プロセスの強化が含まれます。私たちの電池生産ライン最適化されたプロセスのためのソリューション。
浸透時間を延長し、浸透温度を適切に上昇させることにより (例えば、45 度での浸透)、電極の最適な浸透状態を達成できます。
さらに、プロセスの改善以外にも、コーティングされたセパレーターを使用することで、しわの問題に効果的に対処できます。たとえば、片面 PVDF コーティングを施したセパレータは、ホットプレス後の接着力を大幅に向上させ、しわを完全に排除または軽減します。-当社の先進的な機能について詳しくはこちら電池材料コーティングされたセパレーターを含む製品。
TOBニューエナジー パイロットラインや研究ラインから量産まで、包括的なバッテリーラインソリューションの提供を専門としています。当社は、カスタマイズされた機器、高度な技術サポート、あらゆる種類の高品質の材料を提供し、電池の製造および研究プロセスを最適化し、セパレータのしわなどの課題に効果的に対処できるように支援します。{1}
