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低容的制程分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月16日  

如果設計經驗或過往批次已經確定的告訴了我們設計不會是造成低容的原因,那么制程的造成的異常就很值得懷疑了。


正極或負極涂布偏輕可直接造成電芯低容。當正極涂布偏輕時,滿充電芯的界面不會有異常,此時需要通過文武在《思路》里面給出的烘烤測量正極片重量的方法來確定問題。負極作為鋰離子的接受體,其可提供的嵌鋰位置數量一定要大于正極提供的鋰源數量,否則多余的鋰就會在負極表面析出,從而形成薄薄的一層較均勻的析鋰。


如前所述,由于負極極片重量不能直接取電芯拆出極片的烘烤重量,故一是可以另作實驗找到負極增重比例以通過電芯拆出負極片的烘烤重量推算涂布重量,二是可以對比低容與合格電芯或析鋰電芯與不析鋰電芯負極相對重量(滿不滿充無所謂,因為對比的是相對的重量),若是合格電芯負極相對重量都要偏重一些且同時低容電芯負極出現了薄薄一層負極析鋰的情況,那負極過量不足的可能性就很大了。另外,正極或者負極涂布陰陽面也會造成低容,而其中又以負極單面涂布偏輕為主,因為正極即使涂布重了,雖然克發揮會降低,但總的容量不會降低反而甚至可能升高。


判斷陰陽面就很簡單了,一面界面OK一面析鋰基本可以斷定為陰陽面,如果負極工藝為錯位涂布的話,直接對比烘烤后單雙面相對重量比值、只要得出類似于A面比B面涂布輕了6%這樣的數據就基本可以斷定問題了,當然如果此次低容問題很嚴重,那進一步反推A/B面的實際面密度也是有必要的。


(如果負極頭尾都是對齊涂布的,那文武暫時找不到好的稱量單面重量的方法,同時也希望有經驗的朋友們賜教)輥壓會破壞材料的結構,進而影響容量的發揮。一個材料之所以會有諸如容量、電壓等的性能,其分子或原子結構為根本原因。當正極輥壓密度超工藝值(原因可能為輥壓厚度低于工藝下限,但更可能的因素是涂布重了還繼續按原輥壓工藝輥壓)時,其電芯拆開后正極片會很亮。若正極壓實太大,卷繞后正極片易斷片也會造成低容。但由于正極壓死會造成極片一折就斷、正極輥壓本身就需要很大的壓力,所以遇到正極壓死的頻率較負極壓死會低很多。


當負極壓死時,負極表面會形成一條條或者一塊塊的析鋰(與負極過量不足時幾乎覆蓋整個負極表面的薄薄一層的析鋰差異較大),同時電芯的保液量會明顯降低。


當壓實進一步增加時,析鋰的塊狀區域增加的同時、析鋰的量(析鋰顏色偏白的程度)也會增加,電芯表面白金兩種顏色分明且很干涸,看起來甚至讓人作嘔。


水含量超標也會造成低容。當電芯注液前水極片水含量超標、注液手套箱露點不合格、電解液水含量超標、除氣二封引入水分時,電芯都有可能低容。電芯化成時需要痕量的水分,但是當水分超過一定值時(注液前極片水含量大于250ppm,僅供參考),多余的水分會破壞SEI膜并消耗電解液中的鋰鹽,從而降低電芯容量。水含量超標的電芯滿充負極程一小塊一小塊的黑褐色。


分析低容時,若已經是胸有成竹則大可隨便拆幾個外觀不良電芯就可以基本確認問題,若是低容造成了批量損失需要詳細報告、亦或低容原因是自己之前未曾見過的,則需要踏踏實實從收集制程數據、對比低容及合格電芯、改善方案提出等方面進行細致分析;特別是新確認一個自己未見過的低容情況前,一定要有重復嚴重實驗或最起碼要有制程異常數據收集作為所得結論的基礎。頭幾次對問題細致的分析,可以幫助我們養成分析問題的思路,之后再次遇到問題時,才會游刃有余。


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