Litiumioniakkujen pinnoitustekniikan analyysi

Kuten hyvin tiedetään, litiumioniakkujen positiivisen elektrodin substraatti on alumiinifolio ja negatiivisen elektrodin substraatti on kuparikalvo. Päällystyksen jälkeen siitä tehdään positiivinen elektrodikela ja negatiivinen elektrodikela, joita käytetään sitten seuraavassa käsittelyvaiheessa. Elektrodin valmistuksen laatu on periaatteessa määrittänyt akun tietyn suorituskyvyn, ja alustan pinnoite on erittäin tärkeä osa koko akun valmistusprosessia!

Päällystysmenetelmä on kehittynyt upotuspäällystyksestä ja suulakepuristamisesta edistyneimmäksi kaksipuoliseksi samanaikaiseksi pinnoitukseksi, minkä kaiken tavoitteena on parantaa pinnoitteen laatua ja elektrodin suorituskykyä. Jotkut taloudellisesti vahvat yksiköt Kiinassa ovat investoineet suuria summia kalliiden elektrodien päällystyskoneiden tuomiseen ulkomaille luotettavien litiumioniakkujen valmistamiseksi.

 

Päällystyksen yleinen prosessi: Päällystyssubstraatti (metallifolio) irrotetaan kelauslaitteella ja syötetään päällystyskoneeseen. Substraatin alku ja loppu on liitetty jatkuvaksi nauhaksi liitospöydässä ja syötetään sitten vetolaitteen avulla jännityksensäätölaitteeseen ja automaattiseen korjauslaitteeseen. Kalvon reitin jännityksen ja sijainnin säätämisen jälkeen ne tulevat päällystyslaitteeseen. Polaarinen tahna päällystetään osissa päällystyslaitteessa ennalta määrätyn pinnoitemäärän ja aihion pituuden mukaan. Kaksipuolisen pinnoituksen aikana etupinnoitteen ja aihion pituus seurataan automaattisesti pinnoitusta varten. Pinnoitettu märkäelektrodi lähetetään kuivauskanavaan kuivattavaksi, ja kuivauslämpötila asetetaan pinnoitusnopeuden ja pinnoitteen paksuuden mukaan. Kuivauksen jälkeen polarisaattorit säädetään jännityksen mukaan ja korjataan automaattisesti ennen kuin ne kääritään seuraavaan käsittelyvaiheeseen.
Polaaripastan pinnoite on suhteellisen paksu, ja siinä on suuri määrä pinnoitetta ja suuri kuivauskuormitus. Tällä hetkellä yleisesti käytetty tekniikka on kuumailmaiskukuivaus. Positiivisen elektrodin substraatti on alumiinifolio, jolla on aktiivisia kemiallisia ominaisuuksia ja joka hapettuu helposti. Alumiinifolion valmistusprosessin aikana muodostuu tiheä oksidikalvo, joka estää kalvon hapettumisen edelleen. Oksidikalvon ohuen ja huokoisen luonteen ansiosta se on pehmeä ja sillä on hyvät adsorptioominaisuudet. Korkea lämpötila ja kosteus voivat kuitenkin vahingoittaa tätä oksidikalvoa ja kiihdyttää hapettumisreaktiota. Tällä hetkellä suurin osa niistä käyttää yksipuolista pinnoitusmenetelmää. Kun ensimmäinen puoli on pinnoitettu, toinen puoli on kokonaan alttiina kuumalle ilmalle, kun taas kuivan kuuman ilman pinnoitusta varten (öljypohjainen) tulee olla noin 130 astetta. Jos kuuman ilman kosteuspitoisuutta ei säädetä tehokkaasti, se voimistaa alumiinifolion hapettumista ja vaikuttaa positiivisen elektrodimateriaalin ja alumiinifolion väliseen sidokseen ja jopa aiheuttaa irtoamisen.
Päällystyskoneiden valmistajat Yhdysvalloissa ja Japanissa ovat kehittäneet kaksipuolisen samanaikaisen pinnoitustekniikan yksikerroksisten päällystyskoneiden energiatehokkuuteen ja alumiinifolion hapettumisongelmiin, mikä ratkaisee täysin alumiinifolion hapettumisongelman pinnoituksen aikana. Kaksipuolisten samanaikaisten päällystyskoneiden kohtuuton hinta ei kuitenkaan ole tavallisille akkuvalmistajille edullinen.