鋰離子電池制片過程掉粉的分析與討論

極片掉粉目前鈷酸鋰的生產(chǎn)工藝，基本上不會(huì)掉粉，掉粉的可能性在生產(chǎn)過程中影響的因素有：

配方比例不當(dāng)，如粘接劑太少，容劑少致使攪拌不均勻。

粘接劑烘烤溫度過高，使粘接劑結(jié)構(gòu)受到破壞。

漿料攪拌時(shí)間不夠，沒有完全攪拌開，

涂布時(shí)溫度太低，極片未烘干。

涂布量不均勻，厚度差異太大。

極片在輥壓前未烘烤，在空氣中大量吸收水份。

輥壓時(shí)壓力過大，使極粉與集流體剝離。

輥壓時(shí)極片的放送方式不對(duì)，造成極片受力不均。

電池不良項(xiàng)目及成因

1.容量低

出現(xiàn)原因：

a.附料量偏少;

b.極片兩面附料量相差較大;

c.極片斷裂;

d.電解液少;

e.電解液電導(dǎo)率低;

f.正極與負(fù)極配片未配好;

g.隔膜孔隙率小;

h.膠粘劑老化→附料脫落;

i.卷芯超厚(未烘干或電解液未滲透);

j.分容時(shí)未充滿電;

k.正負(fù)極材料比容量小。

2.內(nèi)阻高

出現(xiàn)原因：

a.負(fù)極片與極耳虛焊;

b.正極片與極耳虛焊;

c.正極耳與蓋帽虛焊;

d.負(fù)極耳與殼虛焊;

e.鉚釘與壓板接觸內(nèi)阻大;

f.正極未加導(dǎo)電劑;

g.電解液沒有鋰鹽;

h.電池曾經(jīng)發(fā)生短路;

i.隔膜紙孔隙率小。

3.電壓低

出現(xiàn)原因：

a.副反應(yīng)(電解液分解;正極有雜質(zhì);有水);

b.未化成好(SEI膜未形成安全);

c.客戶的線路板漏電(指客戶加工后送回的電芯);

d.客戶未按要求點(diǎn)焊(客戶加工后的電芯);

e.毛刺;

f.微短路;

g.負(fù)極出現(xiàn)枝晶。

4.超厚

出現(xiàn)超厚的原因有以下幾點(diǎn)：

a.焊縫漏氣;

b.電解液分解;

c.未烘干水分;

d.蓋帽密封性差;

e.殼壁太厚;

f.殼太厚;

g.卷芯太厚(附料太多;極片未壓實(shí);隔膜太厚)。

5.成因有以下幾點(diǎn)

a.未化成好(SEI膜不完整、致密);

b.烘烤溫度過高→粘合劑老化→脫料;

c.負(fù)極比容量低;

d.正極附料多而負(fù)極附料少;

e.蓋帽漏氣，焊縫漏氣;

f.電解液分解，電導(dǎo)率降低。

6.爆炸

a.分容柜有故障(造成過充);

b.隔膜閉合效應(yīng)差;

c.內(nèi)部短路

7.短路

a.料塵;

b.裝殼時(shí)裝破;

c.尺刮(小隔膜紙?zhí)』蛭磯|好);

d.卷繞不齊;

e.沒包好;

f.隔膜有洞;

g.毛刺;

8.斷路

a.極耳與鉚釘未焊好，或者有效焊點(diǎn)面積小;

b.連接片斷裂(連接片太短或與極片點(diǎn)焊時(shí)焊得太靠下)

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對(duì)應(yīng)該是鋰離子電池的第一項(xiàng)考核指標(biāo)。關(guān)于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國(guó)際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足一下條件。

1)短路：不起火，不爆炸;

2)過充電：不起火，不爆炸;

3)熱箱試驗(yàn)：不起火，不爆炸(150℃恒溫10min)

4)針刺：不爆炸(用Φ3mm釘穿透電池);

5)平板沖擊：不起火，不爆炸;(10kg重物自1米高處砸向電池);

6)焚燒：不爆炸(煤氣火焰燒考電池)

為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

1)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)：采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

2)電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)：電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池升溫，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。

3)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)：進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。

鋰離子電池保護(hù)線路(PCM)

鋰離子電池至少要三重保護(hù)-----過充電保護(hù)，過放電保護(hù)，短路保護(hù)，那么就應(yīng)而出現(xiàn)了其保護(hù)線路，那么這個(gè)保護(hù)線路針對(duì)以上三個(gè)保護(hù)要求而言：

過充電保護(hù)：過充電保護(hù)IC的原理為：當(dāng)外部充電器對(duì)鋰離子電池充電時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，需終止充電狀態(tài)。此時(shí)，保護(hù)IC需檢測(cè)電池電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時(shí)(假設(shè)電池過充點(diǎn)為4.25V)即啟動(dòng)過度充電保護(hù)，將功率MOS由開轉(zhuǎn)為切斷，進(jìn)而截止充電。

過放電保護(hù)：過放電保護(hù)IC原理：為了防止鋰離子電池的過放電，假設(shè)鋰離子電池接上負(fù)載，當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過放電電壓檢測(cè)點(diǎn)(假定為2.5V)時(shí)將啟動(dòng)過放電保護(hù)，使功率MOSFET由開轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹姡苑乐闺姵剡^放電現(xiàn)象出現(xiàn)，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式，此時(shí)的電流僅0.1uA。當(dāng)鋰離子電池接上充電器，且此時(shí)鋰離子電池電壓高于過度放電電壓時(shí)，過度放電保護(hù)功能方可解除。另外，考慮到脈沖放電的情況，過放電檢測(cè)電路設(shè)有延遲時(shí)間。

鋰離子電池低容原因分析

1、壓實(shí)密度大;

2、極片附粉少;

3、斷片;

4、電解液量少;

5、化成不完全;

6、檢測(cè)容量充放電不完全;

7、潮濕度高(吸水);

8、電池儲(chǔ)存久;

9、材料的比容量低;

10、極片虛焊，極耳虛焊;

11、制成過程中的環(huán)境控制如：溫度、濕度........

12、完善中.........

電芯膨脹原因及控制

鋰離子電芯在制造和使用過程中往往會(huì)有腫脹現(xiàn)象，經(jīng)過分析與研究，發(fā)現(xiàn)重要有以下兩方面原因：

1.鋰離子嵌入帶來的厚度變化

電芯充電時(shí)鋰離子從正極脫出嵌入負(fù)極，引起負(fù)極層間距增大，而出現(xiàn)膨脹，一般而言，電芯越厚，其膨脹量越大。

2.工藝控制不力引起的膨脹

在制造過程中，如漿料分散、C/A比離散性、溫度控制都會(huì)直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因?yàn)槌潆娦纬傻母呋钚凿囂蓟衔飳?duì)水非常敏感，從而發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)出現(xiàn)的氣體造成電芯內(nèi)壓升高，新增了電芯的膨脹行為。所以在生產(chǎn)中，除了應(yīng)對(duì)極板嚴(yán)格除濕外，在注液過程中更應(yīng)采用除濕設(shè)備，保證空氣的干燥度為HR2%，**(大氣中的濕空氣由于溫度下降,使所含的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)而開始凝結(jié)時(shí)的溫度)小于-40℃。在非常干燥的條件下，并采取真空注液，極大地降低了極板和電解液的吸水機(jī)率。

鋰離子電池正、負(fù)極活性材內(nèi)為何要加VGCF碳管?

1、不管正或負(fù)極活性材都會(huì)有膨脹收縮的問題，一般負(fù)極碳材有20%膨脹收縮率，而像LFP正極材料有6%膨脹收收率。當(dāng)多次充放電中，其正、負(fù)活性材顆粒與顆粒之間接觸少、間隙加大，甚至有些脫離集電極，導(dǎo)致電子與離子傳輸路徑斷續(xù)不持續(xù)相，成為死的活性材，不再參與電極反應(yīng)。因此循環(huán)使用壽命下降。VGCF碳管有很大的長(zhǎng)徑比，即使正、負(fù)活性材膨脹收縮后，其活性材顆粒間之間隙，可藉由VGCF碳管架橋連接，電子與離子傳輸不會(huì)間斷。

2、由于VGCF碳管微結(jié)構(gòu)是中空多管壁，可以讓正、負(fù)電極吸納更多的電解液，使得鋰離子可以順利快速嵌入或脫嵌，因此，有利于高倍率充放電。

3.VGCF是高強(qiáng)度纖維狀長(zhǎng)徑比大之材料，可新增電極板的可撓性，正極或負(fù)極活性材顆粒間之黏接力或與極板間之黏接力更強(qiáng)，不會(huì)因撓曲而龜裂掉粉。

4.VGCF本質(zhì)是高導(dǎo)電高導(dǎo)熱特性，正極活性材其導(dǎo)電性都不好，添加VGCF以提高正極活性材的導(dǎo)電性，也提高正極或負(fù)極的導(dǎo)熱系數(shù)，利于散熱。

解剖電池時(shí)遇到些情況,下面羅列出來,不了解各位前輩對(duì)這些情況有何見解:

1.明明很容易斷的正極片注液以后卻變得柔軟?

2.正極片出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象(內(nèi)層)?

3.剛拆出來的負(fù)極片邊緣和內(nèi)層會(huì)是暗紫色，和極片中間部分顏色不相同(中間是金黃色)?

4.為何每次拆開的負(fù)極片頭部(第一小片)會(huì)有很多白色物質(zhì)，是不是鋰，為何在那里這么多?

5.為何短路以后正極片上面有銅，是不是負(fù)極的銅被電解過來，而且為何是在正極頭部吸銅最多;

6.負(fù)極耳發(fā)黑，是不是短路現(xiàn)象(大電流通過的遺跡)或者是負(fù)極石墨溶解?

7.觀察正極料過量，是不是在負(fù)極片上滴水，看是否燃火。

答案搜索：(聲明沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，以現(xiàn)場(chǎng)為主)

第一：極片充放電后已經(jīng)反彈，肯定變軟，通俗點(diǎn)，沒那么死了，里面松了;

第二：那個(gè)是正常的~前面幾圈卷饒時(shí)貼近卷針，肯定有折痕...除非你用非常厚的針，呵呵，這個(gè)不可能哦

第三：沒充電灰色，半充暗紫色，滿充金黃，那種情況自己想，提示：浸潤(rùn)程度;

第四：負(fù)極片頭部(第一小片)會(huì)有很多白色物質(zhì)，其他地方要是沒有，就是你設(shè)計(jì)問題，是析鋰;

第五：這個(gè)問題不清楚，不了解你那什么情況，是不是反充了，是整體還是部分，也有可能短路;

第六：負(fù)極耳發(fā)黑，看情況了，一般是短路;

第七：滴水誰給你教的?沒聽過;正極料過量，負(fù)極很明顯的，當(dāng)然你要排除外因。

補(bǔ)充幾點(diǎn):

1.隔膜局部發(fā)黃或有黑點(diǎn)，是否曾經(jīng)大電流通過，擊穿隔膜，短路造成，可能是粉塵，也可能是你隔膜本來有孔，當(dāng)然也有材料方面的可能;

2.在電池外包裝時(shí)，點(diǎn)焊鉚釘時(shí)電流不穩(wěn)定或電流過大會(huì)使外露負(fù)極耳旁的隔膜燒壞，但高溫膠是否會(huì)被燒掉。

這個(gè)還沒見過，一般點(diǎn)焊是瞬間的，能量大到可以燒化里面的隔膜還真沒見過，高溫膠只是奈溫高點(diǎn)，你要是有個(gè)1000度相同完蛋，爆炸的電池你可以看看，高溫膠紙也成灰了。