ข้อบกพร่องของฉนวนกันความร้อนที่อาจเกิดขึ้นในแต่ละกระบวนการของการผลิตเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมสาเหตุและการแก้ปัญหา

ในระหว่างกระบวนการผลิตเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมข้อบกพร่องของฉนวนและการปนเปื้อนของสิ่งแปลกปลอมเป็นประเด็นสำคัญที่มีผลต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่และความสอดคล้อง ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบของความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นในแต่ละกระบวนการจากมุมมองของกระบวนการพร้อมกับโซลูชันเป้าหมาย:

1. การปนเปื้อนของอนุภาคโลหะ

ประเภท:เศษโลหะเช่น Fe, Cu, Al ฯลฯ

สาเหตุ:

* วัตถุดิบ (เช่นผง NCM) ไม่ได้อยู่ระหว่างการกรองแม่เหล็ก

* รอยขีดข่วนของอุปกรณ์ผสม (เช่นมิกเซอร์ดาวเคราะห์) สร้างอนุภาคโลหะ

* การแนะนำเศษโลหะจากเครื่องมือในระหว่างการดำเนินการด้วยตนเอง

วิธีแก้ปัญหา:

* ใช้ระบบกรองแม่เหล็กหลายขั้นตอน (เช่นแท่งแม่เหล็กโลกหายาก) ด้วยความแม่นยำในการกรองสูงถึง5μm

* แทนที่ส่วนประกอบอุปกรณ์ที่สัมผัสกับสารละลายด้วยวัสดุเซรามิกหรืออีเธอร์คีโตน (PEEK)

* สร้างโปรโตคอลการจัดการเครื่องมือที่เข้มงวดห้ามเครื่องมือโลหะจากการเข้าสู่สายการผลิต

2. สารตกค้างที่ไม่เจือปนอินทรีย์

ประเภท:เส้นใยถุงมืออนุภาคยาแนว

สาเหตุ:

* ผู้ประกอบการที่ไม่ได้สวมชุดสูทแอนติบอดีแบบคงที่

* อายุและการปลดแหวนปิดผนึกอุปกรณ์

วิธีแก้ปัญหา:

* ใช้การจัดการ Class A Cleanroom (ISO 7) พร้อมกับฝักบัวอากาศ

* ตรวจสอบซีลอุปกรณ์อย่างสม่ำเสมอและใช้วัสดุฟลูออโรเบเบอร์เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน

1. ความหนาของการเคลือบที่ไม่สม่ำเสมอ

ประเภท:ขอบหนาจุดกลวงตรงกลาง

สาเหตุ:

* การเบี่ยงเบนช่องว่างของใบมีดส่วนหัว> ±5μm

* ความผันผวนของความหนืดของสารละลาย> 10% (เช่นเนื่องจากการตรวจจับความล่าช้าของเนื้อหาที่เป็นของแข็ง)

วิธีแก้ปัญหา:

แนะนำมาตรวัดความหนาของเลเซอร์ (ความแม่นยำ: ±1μm) สำหรับการปรับวงปิดแบบเรียลไทม์ของการวางตำแหน่งใบมีด

ใช้ระบบการให้อาหารคู่สกรูเพื่อรักษาเสถียรภาพความดันการส่งสารละลาย

2. การปนเปื้อนของสิ่งแปลกปลอม

ประเภท:ฝุ่นน้ำมันหล่อลื่นอุปกรณ์

สาเหตุ:

* การสะสมของฝุ่นที่เกิดจากตัวกรองเตาอบอุดตัน

* การรั่วไหลของน้ำมันหล่อลื่นจากแบริ่งหัวเคลือบ

วิธีแก้ปัญหา:

* ทำความสะอาดตัวกรองเตาอบทุก 4 ชั่วโมงและติดตั้งเซ็นเซอร์ความดันที่แตกต่างกันสำหรับการเตือนล่วงหน้า

* แทนที่ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของชิ้นส่วนน้ำมันหล่อลื่นด้วยจาระบีเกรดอาหาร

1. ตัวทำละลายตกค้าง

ประเภท:ตัวทำละลายอินทรีย์เช่น NMP, DME ฯลฯ

สาเหตุ:

* อุณหภูมิการอบแห้งไม่เพียงพอ (เช่น<120°C).

* การออกแบบข้อบกพร่องในระบบการไหลเวียนของอากาศร้อน (ความเร็วอากาศ<2 m/s).

วิธีแก้ปัญหา:

* ใช้อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีสำหรับการตรวจจับออนไลน์ควบคุมระดับสารตกค้างไปที่<0.1%.

* เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบท่ออากาศของเตาอบเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิสม่ำเสมอภายใน± 2 องศา

2. การออกซิเดชั่นอิเล็กโทรด

ประเภท:ความหนาของชั้นพื้นผิวอลูมิเนียมฟอยล์ออกไซด์

สาเหตุ:

* จุดด่างแห้งจุดควัน> -40 องศา

* เวลารับแสงอิเล็กโทรด> 10 นาที

วิธีแก้ปัญหา:

* แนะนำระบบการอบแห้งที่ป้องกันด้วยไนโตรเจนด้วยปริมาณออกซิเจน <5 ppm

* ใช้สายอบแห้งอย่างต่อเนื่องเพื่อลดการแทรกแซงด้วยตนเอง

1. เสี้ยนมากเกินไป

ประเภท:Burrs โลหะ (ฟอยล์ทองแดง/อลูมิเนียมฟอยล์)

สาเหตุ:

* การสึกหรอของเครื่องมือ (รัศมีขอบใบมีด> 2μm)

* ความเครียดจากความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อเพิ่มความเร็ว> 150m/นาที

วิธีแก้ปัญหา:

* ใช้ใบมีดเคลือบเพชรเพิ่มอายุการใช้งาน 5 ครั้ง

* ใช้เทคโนโลยีการเลื่อนด้วยเลเซอร์ (ความกว้างของพัลส์ <10ns) ซึ่งได้รับการแสดงผลน้อยกว่าหรือเท่ากับ2μm

2. การปนเปื้อนของฝุ่นละออง

ประเภท:อนุภาควัสดุที่ใช้งาน

สาเหตุ:

＊ ความล้มเหลวในการดูดฝุ่นอย่างรวดเร็วหลังจากเลื่อน

＊ การยึดเกาะที่ไม่ดีบนพื้นผิวอิเล็กโทรด (เช่นอัตราส่วนสารยึดเกาะที่ไม่เพียงพอ)

วิธีแก้ปัญหา:

＊ ติดตั้งระบบการเก็บฝุ่นความดันลบด้วยอากาศ> 10 m/s

＊ เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการปฏิทินเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กโทรดให้สูงกว่า 2.2 g/cm³

1. ริ้วรอยแยก

ประเภท:ริ้วรอยตามขวาง/ตามยาว

สาเหตุ:

＊ ความผันผวนของความตึงเครียดที่ไม่เสถียร> 5%

＊ การเบี่ยงเบนความเข้มข้นของความเข้มข้นของเพลาที่คดเคี้ยว> 5μm

วิธีแก้ปัญหา:

＊ ใช้การควบคุมวงปิดโดยใช้เบรกผงแม่เหล็กและเซ็นเซอร์ความตึง

＊ ปรับเทียบเพลาที่คดเคี้ยวเป็นประจำ

2. สิ่งแปลกปลอมฝัง

ประเภท:เส้นใย, ตะกรันเชื่อม

สาเหตุ:

＊ เศษซากลอยอยู่ในสภาพแวดล้อม (เช่นเศษผ้าที่ไม่ทอผ้า)

＊ สาดโลหะที่สร้างขึ้นระหว่างการเชื่อมแท็บ

วิธีแก้ปัญหา:

＊ การควบคุมการประชุมเชิงปฏิบัติการความชื้นที่ 30% -40% rh เพื่อลดการยึดเกาะแบบคงที่

＊ ติดตั้งหน้าจอป้องกันการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่สถานีเชื่อมเพื่อให้ได้อัตราการจับภาพสปาตัว> 99%

1. การปนเปื้อนอิเล็กโทรไลต์

ประเภท:ความชื้นไอออนโลหะ

สาเหตุ:

＊ สภาพแวดล้อมการจัดเก็บอิเล็กโทรไลต์จุดควัน> -40 องศา

＊ การทำความสะอาดท่อฉีดที่ไม่สมบูรณ์

วิธีแก้ปัญหา:

＊ ใช้เทคโนโลยีการอบแห้งตะแกรงลิเธียมโมเลกุลเพื่อรักษาความชื้น <5 ppm

＊ หมุนเวียนตัวทำละลาย DME ผ่านท่อฉีดสามครั้งก่อนฉีด

2. การเบี่ยงเบนปริมาตรการฉีด

ประเภท:การเติมเต็มหรือต่ำเกินไป

สาเหตุ:

＊ ความแม่นยำของปั๊มวัดการวัด <0. 1% fs

＊ ความผันผวนของความหนืดอิเล็กโทรไลต์กับการแปรผันของอุณหภูมิ> 5%

วิธีแก้ปัญหา:

＊ จัดเตรียมด้วยมิเตอร์การไหลของมวล (ความแม่นยำ: ± 0. 05%)

＊ ติดตั้งระบบอุณหภูมิคงที่ (25 ± 1 องศา) สำหรับถังเก็บอิเล็กโทรไลต์

1. ก๊าซตกค้าง

ประเภท:co₂, h₂

สาเหตุ:

＊ การสร้างก๊าซเนื่องจากการสลายตัวของฟิล์ม SEI ในระหว่างการก่อตัว

＊ degassing ที่ไม่สมบูรณ์ (เช่นระดับสูญญากาศ> 10⁻³ pa)

วิธีแก้ปัญหา:

＊ ใช้โปรโตคอลการก่อตัวแบบก้าว (เช่น {{0}}. 1C → 0. 3C → 0.5C)

＊ ติดตั้งอุปกรณ์การเผาไหม้ตัวเร่งปฏิกิริยาในห้องชราบรรลุประสิทธิภาพการรักษา> 99%

2. ความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า

ประเภท:แรงดันไฟฟ้าลดลงเนื่องจากการสูญเสียตนเอง

สาเหตุ:

＊ วงจรไมโครสั้นภายใน (เช่นอนุภาคโลหะเจาะตัวคั่น)

วิธีแก้ปัญหา:

＊ แนะนำโมเดลการทำนายการระบายน้ำด้วยตนเอง AI ที่มีความแม่นยำสูงถึง± 0. 5% ต่อเดือน

＊ ดำเนินการตรวจสอบรังสีเอกซ์หลังจากอายุแล้วบรรลุอัตราการตรวจจับสิ่งแปลกปลอม> 95%

กระบวนการทำความสะอาดระดับอะตอม

เทคโนโลยีการทำความสะอาดพลาสมา (เช่นO₂พลาสม่า) ใช้เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนระดับนาโนออกจากพื้นผิวของขั้วไฟฟ้า

ระบบตรวจจับอัจฉริยะ

การรวมระบบวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร (ความละเอียด: 1μm) และอัลกอริทึม AI ช่วยให้สามารถจำแนกข้อบกพร่องแบบเรียลไทม์ได้

ระบบวัสดุซ่อมแซมตนเอง

การเพิ่มอนุพันธ์ของ Ferrocene ในฟิล์ม SEI ช่วยให้การซ่อมแซมข้อบกพร่องโดยอัตโนมัติเมื่อฟิล์ม SEI แตก

การควบคุมข้อบกพร่องของฉนวนและสิ่งแปลกปลอมในเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมจะต้องปฏิบัติตามหลักการของ "การป้องกันก่อนการตรวจจับครั้งที่สอง" ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ (เช่นอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต), นวัตกรรมกระบวนการ (เช่นการแยกเลเซอร์) และการจัดการอัจฉริยะ (เช่นฝาแฝดดิจิตอล) ความเสี่ยงของการปนเปื้อนของสิ่งแปลกปลอมสามารถลดลงได้ต่ำกว่า 0 1 ppm ในอนาคตด้วยการใช้การตรวจสอบคุณภาพแบบอิง AI อย่างกว้างขวางและเทคโนโลยีการจำแนกลักษณะในแหล่งกำเนิดการผลิตเซลล์แบตเตอรี่จะย้ายไปสู่เป้าหมายของ "ข้อบกพร่องศูนย์"