상태, 최근 몇 년 동안 새로운 에너지 차량, 신속한 개발, 새로운 에너지 차량의 핵심 구성 요소로 빠른 시장 성장의 강력한 지원, 리튬 이온 배터리는 빠른 속도로 개발했다. 동시에, 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도, 수명, 안전성에 대한 시장 등은 앞으로 더 높은 요구 사항. 따라서, 배터리 공장은 생산 공정의 품질과 비용에 더 많은 관심을 지불하고 제품의 품질과 일관성을 개선하기 위해 노력하고, 생산 비용을 절감해야한다 넣어 배터리의 비용으로 새로운 요구, 국가 보조금 정책 조정을 만들었습니다. 전지의 리튬 이온 전지 폴 피스의 제조 공정은 슬러리 제조, 코팅을 포함하고, 자극 편을 건조, 자극 편은 압축 롤 및 폴 피스를 가공, 제조 공정에서 중요하다. 현재, 전지 전극에서 준비 과정에서 제품의 제조 결함을 효과적으로 식별하고 불량 제품을 제거하며 생산 라인에시기 적절하게 피드백하여 자동 또는 수동으로 생산 프로세스를 조정하고 부적절한 비율을 줄이기 위해 점점 더 많은 온라인 테스트 기술이 채택됩니다.
온라인 점도계 슬러리 저장조 도료의 유동 학적 특성을 실시간으로 검출 (1)에 직접 장착 : 폴 시트 제조 라인 검출 기술은 일반적으로 다음과 같은 특징 검출 폴 피스 품질 검사, 크기 검출부의 측면을 포함하는 슬러리에 사용 슬러리의 안정성을 측정하기 위해 (2) 코팅 표면 밀도, 높은 정확도를 얻기 위해 코팅 공정에서 X 선 또는 β 선 직접 측정을 사용하지만 방사선, 장비, 높은 가격 및 문제의 유지 보수 (3) (4) 폴 피스의 표면을 검출하기 위해 CCD 비전을 사용하여, 레이저 선, 1.0 ㎛ 최대 ± 측정 정밀도, 두께 및 두께 경향 손쉽게 데이터 소급 분석을 실시간으로 측정 값을 표시 할 수있는 폴 피스의 두께를 결정하기 위해 측정 기술을 두께 결함, 즉 선형 어레이 CCD 스캔으로 측정 된 물체의 이미지 처리 및 실시간 결함 범주 분석을 통해 비파괴적인 온칩 표면 결함 탐지를 달성합니다.
품질 관리 도구로서, 반제품에 대한 합격 / 불합격 기준을 결정하기 위해 결함과 배터리 성능 사이의 관계를 이해하는 것이 또한 중요합니다.이 논문에서는 리튬 이온 배터리 극 조각의 표면 결함 탐지를위한 새로운 방법 - 적외선 열화 및 이들 결함과 전기 화학적 성능 사이의 관계에 대한 간략한 개요 D. 모 항티 (Mohanty) 등 다음과 같은 중요한 과학적 문제를 다루기위한 연구에 대한 심층적 인 연구 수행 :
1) 전극 제조 공정에서 발생할 수있는 결함은 무엇입니까?
2) 리튬 이온 배터리 충전 - 방전 사이클의 이러한 결함은 무엇입니까?
3) 결함은 리튬 이온 배터리의 쿨롱 효율, 속도 성능 및 사이클 수명을 어떻게 바꿀 것인가?
4) 폴 피스 성능의 결함이 있으며, 미세 구조 변화가 있습니까?
1, 폴 피스 표면 결함 검출 기술
적외선 (IR) 온도 측정 기술은 또한 건조 자극 단편 미세한 결함을 검출하기 위해 사용 된, 이러한 결함은 검출 라인, 전극 결함이나 오염이 검출되는 경우, 상기 폴 피스에 표시되어있는 리튬 이온 배터리의 성능을 손상시킬 수있다 생산 라인에 후속하는 단계, 그 박리 한 피드백에 결함을 제거하는 과정을 조절한다. IR이 동일한 특성을 갖는 전자파 가시광 전파이다. 표면의 온도를 특정 전자 장치 다른 색 및 적외선 열 화상 기술 불리는 표면 온도 분포 기법. 상기 모든 절대 영도 열 화상 카메라 전화 등의 전자 기기에 표시된 메일 변환 보이는 성인 눈용 화상 (-273 ℃로.] C) 객체의 도시 된 바와 같이, 적외선을 방출한다. 적외선 검출기 및 적외선을 수신하는 결상 렌즈를 사용하여, 적외선 카메라 (IRCamera)의 대상체를 측정하고 얻기 위해 적외선 검출기에 감광체상의 에너지 분포 패턴을 반영 그러한 물체면에 상당하는 열 열분포 필드 패턴. 표면 결함 영역으로서 적외선 열, 오프셋 온도는 발생하고, 따라서,이 기술은, 자극 편 선 검출 리튬 이온 전지에서 건조 할 때 구별 할 수있는 광학 결함 검출 수단의 일부에 적합 표면 결함을 검출 제 폴 피스를 통해 플래시 사용될 수있다 조사는 서멀 이미징 장치 뒤에 표면 온도의 변화는, 상기 열 분포 화상 시각화의 표면 온도를 검출하고, 실시간으로 화상 처리 및 분석은 마커에 적시에 표면 결함을 검출하도록. 열 화상 카메라의 D.Mohanty 연구 실장 오븐의 출구에서 코팅기, 건조 온도 분포 화상은 폴 피스의 표면을 검출.
1 열 전사 장치를 개략적 폴 피스면 발생 검출
그림 2 (a)는 육안으로 해결할 수없는 매우 작은 결함을 포함하는 열 화상 카메라로 검출 된 NMC 양판 코팅 표면의 온도 프로파일을 나타내며 중간 세그먼트의 해당 온도 분포 곡선은 보간도에 나와 있으며, 그림 2 (b)는 상자에 해당하는 이미지로 폴라 피스 결함의 표면에 해당하는 국부적 인 온도 상승이있다. 그림 3은 음극 폴부 표면 온도 분포가 결함이 있음을 보여준다. 피크의 온도 상승은 기포 또는 응집체에 해당하며, 핀 홀에 해당하는 영역의 온도 강하 또는 재료에서의 온도 강하입니다.
그림 2 폴 피스 표면 열 화상 온도 분포, 폴 피스 표면 결함 보여줌
그림 3 부정적인 극 조각 표면 열 화상 온도 분포, 표면 결함을 보여주는
따라서, 온도 분포의 열 이미징 검출은 폴 피스의 표면 결함을 검출하는 매우 좋은 수단이며, 폴 피스 제조의 품질 제어에 사용될 수있다.
2, 공통 표면 결함
(e, f) 금속 이물질 (g, h) 고르지 못한 코팅 (A, B) 범프 / 응집체 (c, d)
그림 4는 리튬 이온 배터리 폴 피스 표면의 일반적인 결함이며 왼쪽은 광학 이미지, 오른쪽은 열 화상 카메라로 캡처 한 이미지입니다.
(a, b) 슬러리가 균일하게 교반되지 않거나 코팅 공급 속도가 안정적이지 않을 때 발생할 수있는 범프 / 응집체 결합제 및 카본 블랙 전도제의 응집은 낮은 활성 성분 함량 극 조각 경량.
(c, d) 코팅되지 않은 드롭 아웃 / 핀홀은 일반적으로 슬러리의 거품으로 인해 활성 물질의 양을 줄이고 집 전체를 전해질에 노출시켜 전기 화학적 용량.
(E, F) 환경에 도입 금속 이물질이 슬러리 나 장비, 금속 이물질은 리튬 금속 이물질의 크기에 큰 손해가 큰 금속 입자를 직접 인 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 원인이 격벽을 관통 실제 단락 회로. 이물 혼합 된 금속 양극, 양극 전위를 충전 한 후 상승 할 때, 또한, 상기 금속은 전해액의 확산에 의해 용해하고, 음극 표면에 증착, 결국 단락 화학적 분해 전지 인 격벽, 단락, 피어스 공장에서 가장 일반적인 금속 이물은 Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS 등입니다.
(G, H) 도포 불균일, 슬러리는 배터리 용량의 일관성 또는 코팅없이 연속으로 영향을 미치는 도포 불균일, 그 결과 미세 입자를 크게 줄무늬 경향으로서 충분하지 교반 용량 및 보안에 영향을 미칩니다.
3, 배터리 성능에 극 피스 표면 결함
3.1, 배터리 용량 및 쿨롱 효과의 효율성
도 5는 핀홀과 총 배터리 용량 및 속도 곡선의 쿨롱 효율이고, 전지 용량을 증가 응집 수 있었지만 쿨롱 효율을 감소시킨다. 배터리 용량 및 쿨롱 효율을 높은 배율 및 쿨롱 효율의 감소에 핀홀 감소 빅
그림 5 배터리 용량과 쿨롱 효율에 긍정적 인 응집체와 핀홀이 미치는 영향
도 6은, 도포 불균일이, Co 및 Al 및 전지 용량과 속도 곡선의 쿨롱 효율이 10 % -20 %의 단위 중량 당의 전지 용량을 도포 불균일 감소에 금속 이물질하지만, 전체 전지 용량 60 %만큼 감소되는 질량 리빙 DESCRIPTION 폴 피스는 상당히 감소 하였다.에도 고배율 2C 및도 5c에서 용량 및 쿨롱 효율을 감소 공동 금속 이물질이 공동 드 전기 화학 반응에 방해 플레이 할 용량이 금속 합금의 형성에 기인 할 수 없다 리튬 인레이, 금속 입자는 멤브레인 미세 단락의 기공 막힘에 의해 야기 될 수있다.
그림 6 셀의 용량과 쿨롱 효율에 긍정적 인 불균일 코팅뿐만 아니라 금속 이물 Co 및 Al
양극 결함 요약 :
양극 피복 코팅의 집합체는 전지의 쿨롱 효율을 감소시킨다.
양극 코팅의 핀홀 (pinhole)은 쿨롱 효율 (coulombic efficiency)을 감소 시키며, 특히 고전류 밀도에서 열역학적 성능이 떨어진다.
균일하지 않은 코팅은 낮은 속도 성능을 나타냅니다.
금속 입자 오염 물질은 마이크로 쇼트 (micro-shorts)를 유발하여 배터리 용량을 대폭 감소시킬 수 있습니다.
그림 7은 배터리 용량과 쿨롱 효율에서 네거티브 전극 호일 스트라이프 누설 율이며, 네거티브 전극 누설 포일은 배터리 용량을 크게 줄이지 만 g 용량은 크게 감소하지는 않지만 쿨롱의 효율에 미치는 영향은 크지 않다.
그림 7 배터리 용량 및 쿨롱 효율에 대한 네거티브 포일 누설 스트라이프
3.2, 배터리 사이클 속도 성능
그림 8은 배터리 확대 사이클 결과에 대한 폴 피스 표면 결함이며 결과의 영향은 다음과 같이 요약됩니다.
집계 : 2C, 무 결함 평판 셀의 용량은 200 사이클 동안 70 %, 결함 셀의 용량은 12 %로 유지되었다. 용량 유지율은 5C 사이클 동안 무 결함 판 전지의 경우 50 %이고 결함 셀의 경우 50 %였다.
Pinholes : 용량 감소는 분명하지만 응집 결함의 붕괴는 없으며 200 사이클에서의 2C 및 5C의 용량 유지율은 각각 47 % 및 40 %입니다.
금속 이물질 : 금속 Co 이물질은 용량이 거의 제로이고, 금속 호일은 알루미늄 호일 5C의 사이클 용량 감쇠가 상당히 큽니다.
누설 포일 줄무늬 : 동일한 누설 포일 영역을 사용하면 여러 줄무늬의 작은 크기의 배터리 용량이 대형 줄무늬보다 빠르게 감소합니다 (5C주기에서 200 사이클에서 47 % 용량 유지) (5C주기에서 200 사이클 용량 유지율 7 %) 이것은 배터리 사이클상의 프린지 수가 많을수록 충격이 커짐을 보여줍니다.
그림 8 배터리 조각주기 표면 결함
