Warum die aktive Beschichtung an der Schlitzkante bricht
Abplatzungen an den Beschichtungskanten können sich als schmaler fehlender Streifen, unregelmäßige Bruchkante, freiliegender Kollektor, lose Flocken oder eine pudrige Linie neben dem Schlitz äußern.
Die darunterliegende Metallkante kann noch akzeptabel sein. In diesem Fall befindet sich der Schaden in der aktiven Schicht oder an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Kollektor.
Die Beschichtung verformt sich nicht wie Metallfolie. Sie ist eine verdichtete Struktur aus Aktivmaterialpartikeln, leitfähigem Material, Bindemittel und inneren Poren. Beim Schneiden kann sie innerhalb ihrer eigenen Dicke reißen, sich lokal vom Kollektor lösen oder zusammen mit einem kleinen Folienstück brechen.
Kohäsionsbruch und Grenzflächentrennung sehen unterschiedlich aus
Zwei häufige Kantenmuster sind es wert, getrennt betrachtet zu werden.
Kohäsionsbruch Die Ablösung erfolgt innerhalb der Beschichtung. Der Rand wirkt oft körnig, pudrig oder unregelmäßig. Dünne Flocken können sich ablösen, während ein Teil der Beschichtung am Kollektor haften bleibt.
Grenzflächentrennung Diese Ablösung tritt zwischen der Beschichtung und dem Kollektor auf. Dabei kann neben dem Schlitz ein sauberer Streifen freiliegender Folie zurückbleiben. An einer Anode spricht man von Kantendelamination. Eine ähnliche Ablösung kann auch an einer Kathode auftreten, wenn die lokale Grenzfläche beim Schneiden an Stabilität verliert.
Ein Fragment, das die Beschichtung und ein kleines Metallstück enthält, weist kombinierte Beschädigungen auf. Kollektor und Aktivschicht wurden gemeinsam beschädigt.
Klare Nahaufnahmen liefern in der Regel genügend Informationen für diese erste Unterscheidung. Allgemeine Beschreibungen wie “Die Beschichtung blättert ab” lassen Form, Ausdehnung und Breite des Schadens außer Acht.
Das Absplitterungsmuster zeigt, ob das Problem lokal oder großflächiger ist.
Ein durchgehender schmaler Streifen neben einer Messerposition deutet stärker auf eine lokale Klinge, Stütze oder Eintrittsbedingung hin.
Zufällige Abplatzungen über mehrere Spuren hinweg deuten auf eine umfassendere Veränderung im Elektroden- oder Messerbereich hin. Verändern sich alle Spuren nach einer neuen Beschichtungscharge oder einem geänderten Kalanderprozess, vergleichen Sie die Elektrodenstruktur am Eingang. Verändert sich eine Spur nach der Bearbeitung mit dem Messer, konzentrieren Sie sich auf den Bereich um dieses Messer.
Auch die betroffene Seite spielt eine Rolle:
- Einseitiges Meißeln kann durch asymmetrische Belastung oder Abstützung des Sägeblatts erfolgen;
- Ähnliche Beschädigungen auf beiden Seiten können auf einen großflächigeren Zustand der Beschichtung oder der Messerzone hinweisen;
- Feines Pulver deutet eher auf Oberflächenbruch oder Abrieb hin;
- Dünne Flocken deuten auf einen Zerfall innerhalb der aktiven Schicht hin;
- Ein sauberer, freiliegender Kollektorstreifen deutet auf eine lokale Grenzflächentrennung hin;
- Gemischte Metall- und Beschichtungsfragmente weisen kombinierte Kantenschäden auf.
Durch das Kalandrieren verändert sich die Struktur vor dem Schneiden
Durch das Kalandrieren wird die Elektrodenstärke reduziert, die Beschichtung verdichtet und die Steifigkeit der gesamten Elektrode verändert. Eine Bahn kann gleichmäßig durch die Maschine laufen und dennoch beim Entstehen einer neuen Kante scharf brechen.
Eine dichtere Beschichtung kann eine deutlichere Bruchlinie erzeugen. Eine lokal schwache Grenzfläche kann auf der Grundwalze verborgen bleiben, bis der Schnitt die seitliche Abstützung entfernt. Dadurch kann eine stabile Metallkante mit einem schmalen Streifen von Beschichtungsverlust daneben entstehen.
Wenn dieselbe Messereinstellung bei verschiedenen Elektrodenchargen unterschiedliche Ergebnisse liefert, sollten die Beschichtungs- und Kalandrierbedingungen dokumentiert werden. Ziel ist es, festzustellen, ob sich die Struktur beim Eintritt in das Messer verändert hat, anstatt für jede Elektrode eine Standardeinstellung anzuwenden.
Überprüfen Sie die Elektrode, bevor sie das Messer erreicht.
Risse, lokale Delaminationen, Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung oder schwache Beschichtungskanten können bereits vor dem Schneiden vorhanden sein.
Vergleichen Sie Proben aus derselben Spur vor und unmittelbar nach dem Messerschnitt. Bereits vorhandene Schäden im Vorfeld sind auf Beschichtung, Trocknung, Kalandrieren oder frühere Bearbeitungsschritte zurückzuführen. Schäden, die erstmals an einer Messerposition auftreten, sind auf diesen Schnitt zurückzuführen.
Das Finale Führungswalzen Vor dem Einführen des Messers sind die folgenden Punkte relevant: wenn die Elektrode schräg eintritt, sich seitlich bewegt oder eine ungleichmäßige Schneidenspannung aufweist. Bahnspannungswalzen Sie werden relevanter, wenn mehrere Fahrspuren gleichzeitig während einer Beschleunigung, Verzögerung oder einer Bewegung in einer Spannungszone gewechselt werden.
Die Trennfolie weist eine andere Struktur und ein anderes Ausfallmuster auf. Falten in der Trennfolie, ausgefranste Ränder, statische Aufladung und Schneidstaub sind damit bedeckt. Probleme beim Schneiden und Aufwickeln von Batterieseparatorfolien.
Wie Schneidpartikel erzeugt und stromabwärts transportiert werden
Die beim Elektrodenschneiden entstehenden Partikel können metallisch, nichtmetallisch oder gemischt sein.
Feine, helle Fragmente weisen in der Regel in Richtung des Stromabnehmers. Dunkles oder helles Pulver stammt oft von der aktiven Beschichtung, wobei die Farbe allein die Herkunft nicht eindeutig bestimmen kann. Größere Flocken können Beschichtungsreste enthalten, die an einem kleinen Stück Folie haften.
Die Partikelzusammensetzung ist, sofern verfügbar, hilfreich. Selbst eine einfache Unterscheidung zwischen Metall, Beschichtungsmaterial und anderen Verunreinigungen kann die Untersuchung beschleunigen. Produktionsbezogene Erkenntnisse können die Quelle bereits vor der Laboranalyse eingrenzen.
Anzeichen dafür, dass das Messer die Partikel erzeugt
Beim Schneiden entstehende Partikel folgen oft einem erkennbaren Muster:
- Frische Ablagerungen erscheinen unterhalb oder neben einer Messerposition;
- Die Partikelmenge steigt während der Nutzungsdauer des Schaufelblatts an;
- Die Ablagerungen bleiben in der Nähe einer beschädigten Spaltkante erhalten;
- Nach der Reinigung kehren die Partikel zuerst um das Messer herum zurück;
- Die Zusammensetzung entspricht dem Kollektor oder der Beschichtung;
- Der Zustand ändert sich nach der Reinigung der Klinge, dem Klingenwechsel, Arbeiten am Halter oder der Anpassung der Stütze.
Beispielsweise deutet Pulver, das unmittelbar nach dem Schneiden von Spur 6 auftritt, auf benachbarten Spuren gering bleibt und mit zunehmender Beschichtung auf der Klinge ansteigt, auf eine lokale Schnittquelle hin.
Partikel, die sich vor dem Aufschneiden bereits über die gesamte Elektrode verteilt haben, erfordern eine Überprüfung auf vorgelagerte Verunreinigungen.
Die Extraktion muss die Partikel am Freisetzungspunkt erfassen.
Ein Absaugventilator kann laufen, während die lokale Absaugung am Spalt weiterhin schwach ist.
Prüfen Sie die Position der Absaughaube, den Saugweg, interne Ablagerungen, verstopfte Abschnitte, den Abstand zum Schnittpunkt und die Wechselwirkung mit der Abfallkante. Bereits geringfügige Änderungen des Materialbahnverlaufs können den Partikelabgabepunkt von der Absaugöffnung entfernen.
Die Luftrichtung ist entscheidend. Leichte Beschichtungspartikel können in eine benachbarte Bahn gelangen, wenn der Luftstrom über den Schlitz strömt, anstatt den Schmutz abzutransportieren. Dadurch kann ein Messer vergleichsweise sauber erscheinen, während die benachbarte Bahn stärker verschmutzt wird.
Nach der Reinigung des Messers und des Absaugbereichs sollte man beobachten, wo die erste neue Ablagerung auftritt. Der erste Rücklaufpunkt ist in der Regel aussagekräftiger als die nach längerer Zeit gesammelte Gesamtmenge.
Entwichene Partikel können zur Elektrode zurückkehren.
Partikel, die der Extraktion entgehen, können:
- Mit der Abfallkante mitbewegen;
- sich auf einer Trägerplatte oder einem Maschinenrahmen niederlassen;
- Verbindung zur Elektrode durch statische Elektrizität herstellen;
- auf einer Führungs- oder Traktionswalze sammeln;
- Wechsel von einer Fahrspur zur anderen;
- Rückkehr zur Elektrode beim späteren Kontakt;
- werden beim Aufwickeln in die Beschichtung gepresst.
Eine staubige Walzenoberfläche bestätigt, dass sich die Walze im Partikelweg befindet. Vergleichen Sie die Elektrode vor und nach diesem Kontakt, um festzustellen, ob die Walze Schmutz aufnimmt, weitertransportiert oder Sekundärschäden verursacht.
Soweit der Prozess es zulässt, Reinigungs- und Haftwalzen Lose Partikel können vor einem empfindlichen Folgekontakt entfernt werden. Die Oberfläche muss sauber und stabil bleiben. Abrieb, Rückstandsübertragung, übermäßige Klebrigkeit oder hoher Widerstand können weitere Probleme verursachen.
Antistatische / leitfähige Gummiwalzen Sie sind relevant, wenn Ladungsaufbau und Erdungspfad die Partikelbewegung deutlich beeinflussen. Die statische Entladungsbekämpfung kann Metall- oder Beschichtungsfragmente, die weiterhin am Messer entstehen, nicht entfernen.
Wenn die Elektrode das Messer sauber verlässt und nach dem Rollenkontakt Kratzer, Partikelabdrücke oder Mikroverdichtungen aufweist, siehe Oberflächenfehler der Batterieelektrodenbahn nach Walzenkontakt.