概要
リチウム電池セパレーターは、正極と負極の間の保護バリアとして機能し、イオンは伝導しますが、電子は伝導しません。理想的には、注入および形成後、セパレーターは電極との完全な平坦な嵌合を維持する必要があります。しかし、バッテリーを分解すると、セパレーターにひどいシワが見られることがよくあります。 （負極のシワからもよくわかります。）
以下では、セパレータのしわについて、セパレータのしわの危険性、セパレータのしわの原因、およびセパレータのしわの解決策の 3 つの重要なポイントに分けて説明します。
セパレーターのしわの危険性
内部抵抗の増加：シワ部分のセパレータの微多孔構造が破壊され、リチウムイオンの伝達経路が阻害されます。これにより、内部抵抗が 15% ～ 30% 増加し、充放電効率が大幅に低下します。
容量のフェード:しわのある領域への電解液の浸透が不均一になると、活物質の利用率が低下します。特定の三元正極電池の実験データでは、100 サイクルあたり最大 8% の容量低下率が示されています。
リチウムメッキは短絡を誘発します:しわができると、局所的な電流密度が増加し、グラファイトアノード表面でリチウムデンドライトが成長する可能性が高まり、短絡の危険性が高まります。
横隔膜のしわの原因
材料上の欠陥:ダイヤフラムの表面粗さが0.3μm（Ra規格値0.1～0.3μm）を超える場合、または引張強さが300MPa未満の場合、シワが発生しやすくなります。
プロセスの欠陥:±3% を超える過度の巻線張力変動は、電極ロールの締まりの不均一 (標準要件 ±1%)、オーブンの温度勾配が 5 度を超える (許容値 2 度以下) などを引き起こす可能性があります。
不適切なホットプレスプロセス:ホットプレスの圧力、温度、時間の設定が不適切であると、電極ロールの形成が不十分になる可能性があります。
不適切な注入プロセス:射出プロセスには通常、（一次真空射出 - 休止 - 事前充填 - 二次真空射出）が含まれます。真空圧が高すぎたり、真空速度が速すぎたりすると、ダイヤフラムと電極の剥離が起こりやすくなります。同時に、予備充電後にガスが発生します。- 二次充填中の真空引きによってガスと電解液の一部も排出されます。-このガスの抽出により、ガスの通り道と目立つシワが生じます。
電解液の含浸が不完全:電解液の含浸が不完全であると、電極とダイヤフラムの間に乾燥領域、隙間、気泡が生じ、真空引きの際にしわが寄りやすくなります。電極表面の欠陥: 電極の固有の欠陥 (隆起やくぼみなど) は、電極へのダイヤフラムの接着に影響を及ぼし、電極にしわを引き起こす可能性があります。
横隔膜のしわの解決策
解決策は多くの場合、ダイアフラムの基本特性の改善や、巻き付け、ホットプレス、ベーキング、充填プロセスの改良など、同様の原因を共有しています。
最適な電極の含浸は、含浸時間を延長し、含浸温度 (たとえば 45 度) を適切に上昇させることによって達成できます。
プロセスの改善に加えて、コーティングされたダイヤフラムを使用すると、ダイヤフラムのしわの問題を効果的に軽減できます。たとえば、片面を PVDF でコーティングしたダイアフラムは、ホットプレス後の接着力を大幅に向上させ、しわを完全に排除または軽減します。
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