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18650圓柱電池有什么工藝設計要點?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年03月08日  

18650圓柱電池的工藝設計要點。


一、注液量:


一般來說,三元系186502.6-3.2Ah圓柱電池注液量在5-5.5g之間。具體注液量要看正負極材料的物理參數(比表面積、形貌、粒徑分布)、卷繞松緊度、面密度、壓實密度等。


假如注液量不足,會造成內部無法完全浸潤,內阻偏大,循環次數少等。嚴重的會導致析鋰進而發生危險;假如注液量過大,會造成內部空間不足(內壓大)、容量衰減快、新增成本等。這里說一下,注液量大會造成容量衰減快是因為負極,特別是溫度高和在充電過程中的時候,富裕游離態電解液會和活性較大負極鋰碳化合物反應,消耗有效物質。


一般廠家確定注液量的方法是將卷繞好的電芯浸入電解液中,計算前后差重,再富余0.2-0.4g,最后即為最佳注液量。當然,此方法雖然簡單可行,但嚴謹性不足。最好的方法是梯度注液量分別做電化學性能實驗,最終兼顧倍率、高低溫、循環等。


具體的也要看電池的具體用途來確定合適注液量是比較科學的。


錳鋰鐵鋰等原理基本類似。不贅述。


二、松緊度:


松緊度的計算是正極、負極、隔膜和卷針空隙的底面積總和除以圓柱電池內底面積。一般為88%-93%。


同樣,具體松緊度要看電池的用途和你要求的最終電池的各項性能決定的。松緊度太低,會造成空間浪費成本新增、電解液難以浸潤(耗液)、電芯晃動等;松緊度過高,會造成后續電芯膨脹導致的空間不足,影響電化學性能、內壓大CID易斷開等。


一般來說,倍率電池松緊度低一些,一般在91%以下;容量電池松緊度高一些,有的甚至能超過95%。其中原因可以可以思考一下,很簡單。


要說明的是,考慮到材料不同(如負極物性參數)、設計參數不同(如壓實密度)等,后續電池膨脹系數也不同。我們設計的時候要實際綜合考慮。


三、極耳數:


極耳數新增只能有限的新增電池的交流內阻,和最終使用過程中的直流內阻沒有直接關系。且新增極耳數會新增電池工藝設計難度,新增成本和最終使用風險。所以為了新增最終電池容量或者倍率性能而片面新增極耳數是否可行,設計時一定要慎重。


原因大概說一下:新增極耳數意味著留白和極耳焊工序新增機器、材料和人工,成本自然新增;新增極耳數也會影響極片張力,造成張力不均,新增卷繞難度和風險;極耳處焊點包膠處理不當會刺穿隔莫;極耳處電流密度最大,電極電勢最低,新增了析鋰的概率。


一般設計是,容量電池正負極各一個極耳足以;倍率電池可以考慮多加極耳,但最終決定性能的是直流內阻。


舉個例子:正常不含PTC電池正負極各一個極耳,交流內阻為30m,1C放電直流內阻為50m;現在負極新增一個極耳,交流內阻為20m,但1C放電直流內阻可能為48m。所以說,最終看的是電池的濃差極化和電化學極化帶來的直流內阻。


一句話,極耳數新增有利有弊,具體看要求。


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