리튬 배터리 분리막 주름 현상의 원인과 해결 방법

리튬 배터리 분리막 양극과 음극 사이의 보호막 역할을 하여 이온은 전도하지만 전자는 전도하지 않습니다. 전해질 충전 및 형성 후 이상적인 상태에서 분리막은 전극과 완전하고 평평한 접촉을 유지해야 합니다. 그러나 배터리를 분해하면 분리막에 심한 주름이 생기는 것을 종종 발견합니다. (이는 음극의 주름에서도 명확하게 확인할 수 있습니다.)

아래에서는 분리기 주름 현상을 위험, 원인, 해결책이라는 세 가지 측면에서 살펴보겠습니다.

1. 분리기 주름의 위험:

내부 저항 증가: 주름진 부분에서 분리막의 미세기공 구조가 손상되어 리튬 이온의 이동 경로를 방해합니다. 이로 인해 내부 저항이 15~30% 증가하여 충방전 효율이 크게 저하됩니다.

용량 감소: 주름진 부위에 전해질이 고르지 않게 침투하면 활물질의 활용도가 떨어집니다. 특정 NMC 양극재의 실험 데이터에 따르면 100회 충전 시 최대 8%의 용량 감소율이 나타났습니다.

리튬 수지상 돌기 성장 및 단락 위험: 주름은 전류 밀도의 국부적 증가를 초래하여 흑연 양극 표면에서 리튬 수지상 결정이 성장할 가능성을 높이고 단락 위험을 증가시킵니다.

2. 분리막 주름의 원인:

재료 결함: 표면 거칠기가 0.3μm(표준 Ra 값 0.1-0.3μm) 이상이거나 인장 강도가 300MPa 미만인 분리막은 주름이 생기기 쉽습니다.

공정 결함: 과도한 권취 장력 변동(표준에서 요구하는 ±1%에서 ±3% 초과)은 롤의 조임 불량을 초래합니다. 다른 문제로는 과도한 오븐 온도 변화(허용 온도가 2°C 이하인 경우 5°C 초과)가 있습니다.

불합리한 열간 압착 공정: 열간 압착 매개변수(압력, 온도, 시간)를 잘못 설정하면 전극 롤 성형이 제대로 이루어지지 않습니다.

불합리한 전해질 충전 공정: 충전 공정은 일반적으로 (진공 드로잉 - 1차 충전 - 스탠딩 - 예비 충전 - 진공 드로잉 - 2차 충전)으로 구성됩니다. 진공 음압이 너무 높거나 속도가 너무 빠르면 분리막과 전극 사이의 분리가 쉽게 발생할 수 있습니다. 또한, 예비 충전 후 가스가 발생하는데, 2차 충전 중 진공 드로잉을 통해 이 가스와 일부 전해질이 제거될 수 있습니다. 가스가 제거되면 채널이 형성되어 눈에 띄는 주름이 발생할 수 있습니다.

불완전한 전해질 침투: 전해질이 완전히 침투하지 못하면 전극과 분리막 사이에 건조한 부분, 틈새 또는 기포가 생기고 진공 추출 중에 주름이 쉽게 생길 수 있습니다.

전극 표면 결함: 전극의 고유한 결함(돌출부, 구멍 등)은 분리막이 전극에 얼마나 잘 맞는지에 쉽게 영향을 미쳐 주름이 생길 수 있습니다.

3. 분리막 주름에 대한 해결책:

해결책은 종종 원인과 관련이 있으며, 분리막의 기본 특성 개선, 권취, 열간 압착, 베이킹 및 전해액 충진 공정 개선 등이 포함됩니다. 배터리 생산 라인 최적화된 프로세스를 위한 솔루션.

침투 시간을 늘리고 침투 온도를 적절히 높이면(예: 45°C에서 침투) 전극에 대한 최적의 침투 상태를 달성할 수 있습니다.

또한, 코팅 분리막을 사용하면 공정 개선 외에도 주름 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 단면 PVDF 코팅 분리막은 열간 압착 후 접착력을 크게 향상시켜 주름을 완전히 없애거나 줄여줍니다. 당사의 고급 기술에 대해 자세히 알아보세요. 배터리 소재 코팅 분리막을 포함한 다양한 제품을 제공합니다.

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