電池中的對立面

對立的雙方相伴相生，失去一方則另一方也就沒有了存在的可能。在電池當中，也有很多類似于零和游戲的對立雙方，讓我們在顧此失彼的困難抉擇中也不禁贊嘆矛盾的美妙。

能量密度與電芯性能。容量是電池的第一屬性，而能量密度則是幾乎所有電池在設計時所必須考慮的首要問題。當設計的能量密度提高時，電芯則不得不選擇更薄的隔膜、材料也要使用在極限壓實和面密度下。一方面，如此極限的設計會讓電芯的吸液更加困難，從而影響電芯的循環性能；另一方面更薄的隔膜鋁塑膜、更高能量密度的材料也意味著更差的安全性能。能量密度與電芯性能，可以說是任何一家單位在設計電池時都不得不遇到的問題；一家單位往往是當其能量密度有較大優勢時，電芯的循環安全性能就有可能存在一定隱患；當其循環安全性能做到百分百無誤時，能量密度又往往較低而使產品缺乏很強的競爭力。文武畢竟是做技術出身(文武一直認為，入行后所從事的工作類型對其未來看待問題的角度有極大的影響；例如之前單位一個BOSS是做電子的出身，那他在遇到問題時永遠想的都是這不是電子的問題，是電芯的問題，電芯必須想盡一切辦法提高，而不可能想著電芯如何難做，即便未來讓他去管理電芯事業部；之前單位老板業務出身，從他眼里永遠看不到技術部的進步，市場部拉來訂單就會給提成，而技術部做出來了新東西他覺得很正常；當然文武就個人能力而言無資格批評這兩個BOSS，并且文武也不是在批評，只是為了說明出身對人思考問題切入點的影響)，電池這個行業，沒有技術絕對不行，做低端的入門門檻太低人人都能做，人人都能做的結果就是大家互相壓價，最后經常是誰寧可賺的最少甚至是誰寧可賠錢誰拿單；但是當技術優勢建立起來后，競爭對手少了，也就自然有了定價權。一個單位可能囿于目前的市場而無需開發出技術含量很高的東西，但是技術部要有預研發的心態，確定自身技術特點（能量密度型？安全型？倍率型？），緊跟最前沿客戶要求，對產品進行一些事先的預研，而后將其作為技術儲備，當市場部拉到大客戶樣品單時，可以短時間完成設計和送樣，從而占據先機（說著說著似乎天馬行空了）。對未來的電池發展而言，安全性能更是突出問題，終結者3中阿諾將其體內的氫電池丟在路邊從而引起巨大爆炸的場景讓人難忘。只要是具有能量的東西，則不可能絕對安全；當我們手中可拿握之物的能量也在我們一只手所能掌控時，那問題尚且不大；但未來若是人人手中之物都有炸平房屋的能量，那安全隱患就可想而知了。

注液量與加工性能。單對電芯性能而言，提高注液量有益無害；但當注液量較多時，電芯的加工性能會明顯下降，注液后真空吸附困難、熱冷壓和夾具baking時電芯壓爆、除氣后軟電芯甚至不封口等問題都會接踵而至。嚴格上來講，工藝中的注液量一定不可讓電芯在加工時出現由注液量過大而引起的批量異常，否則注液量就有問題要減少（若減少后帶來的結果是保液量的下降及循環NG，那就說明要更換材料了）；當然在確認注液量有問題之前，從工序角度優化也必不可少，例如吸附困難時可不可以加大吸附箱容量從而提高效率、壓爆時可不可以調低夾板下壓速度從而減少壓爆比例等，當工序優化已至極限或者已至自身短時間無法再進一步優化的時候，那就降低注液量吧。當魚和熊掌不可兼得時，最高領導拍板說要哪個，那就要哪個好了。

生產效率與產品良率。對生產而言，提高產量或者說提高效率是其骨子里所追尋的目標，更高的效率就意味著生產過程中更短的制程周期和更短的用于加工的時間，而后者往往會造成產品性能的降低。說來有趣，生產遇到的很多質量問題、都可以通過類似于降低生產效率、新增加工時間的方法來改善；例如涂布過程中遇到開裂可通過同時降低溫度和走速來改善、半自動卷繞易變形可以通過卷繞速度先慢后快的變速卷繞來改善、化成時形成SEI膜效果不佳可通過減少充電倍率來改善、夾具baking后電芯發軟可通過延長baking時間和電芯下夾前延長常溫擱置時間來改善等等。從統計上來講，時間在這里往往充當著穩定因子的用途；從感性上來講，假如一個改善既可以在提高良率的同時提高效率，那之前所用的方法又是不是太沒水平了呢？當效率與良率出現矛盾時，優先保證的一定是良率，但同時也要理解產線為了達到良率所損失的效率，人員的新增、設備的增補、產量的減少等，只有想人所想，你的改善方法才會被人所接受。

負極克容量與膨脹。硅基材料是未來負極材料的一個選擇方向，其超高的嵌鋰容量為最大的優勢；但同時充放電過程中膨脹太大也是其未能推廣的一個重要限制。石墨在嵌鋰時，鋰離子嵌入石墨層中間，其狀態類似于兩層棉被之間放了幾個小玻璃球，形變必然小的同時嵌鋰容量也不會太高。而鋰與硅反應時，鋰直接插入到硅硅原子之間，類似于在滿滿鋪平一地的玻璃球中間再插入更多的玻璃球，雖然可嵌入的鋰更多，但同時占用的體積也必然更大。表面上看似相關的插鋰容量高低與插鋰后形變大小，實際上都是由插鋰的機理決定的。也就是說，當一個材料擁有更大的容量時，其充放電形變往往也容易更大，其推廣也就必然受限。當然，優秀的材料是一定可以研究出來的，材料的膨脹也可以通過包覆或納米處理等的方式來改善，并且也并不存在容量高形變一定大的必然結果（與其說是結果，倒不如說這是一個趨勢），隨著科技的進步，對新材料的開發會越來越重要（貌似我國發動機NG的一個重要原因就是材料不過關），文武這方面實力受學歷所困外加當時此科選修開卷考試時竟然連書都沒弄到，只能靜待好的結果啦。

正極能量與安全。之前一位師兄曾對文武說過，材料能量越高也就會越不安全。當一個材料能量較高時，也就意味著其在充電后的脫鋰量更大、同時結構變化也更大，因此也就更不穩定；例如鈷酸鋰滿充后會有較多的4價鈷存在從而新增了正極的氧化性、作為鈷酸鋰骨架的CoO2-1(鈷酸根？)的結構受到了破壞、從而使正極材料更易分解進而降低了安全性。但當一個材料能量較低時，充電后也就失去了較少的鋰，材料本身的結構得以更好的保留，安全性也就會因此提高；磷酸鐵鋰滿充后，作為骨架結構、占整個分子比重很大的磷酸根并沒有被破壞，分子結構沒有被破壞，其安全性自然也就較高。與負極克發揮與膨脹看似相關實則都由材料結構決定相同，正極克發揮與安全看似負相關實則也都由材料自身結構所決定。

電池的材料、設計、制程等，共為一個統一的整體，相互之間關聯無窮且又都源自于最根本的幾個理論基礎。在電芯的設計中，難免會有顧此失彼的時候，讓矛盾中的雙方同時達到最佳點是絕對不可能的，找到其最佳的平衡點或選擇自己更為關注的方向作為優先參考方位方為最佳之舉。

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低容的分析思路

容量是電池的第一屬性，低容也是樣品、量產中經常遇到的問題。本文無法讓你在遇到低容問題后一定可以立刻分析出原因，但是會給大家一個基本的思路。聽到有電芯低容，第一個反應應該是確認低容問題是否屬實。簡單來說，先是要確認分容工藝是否設置錯誤（比如放電電流是不是設置大了、充電時間是不是設置短了）；假如分容工步設置無問題，就要更換測試點之后對電芯進行重新分容，同時心里默念著二次分容后一定不要再低容了。當然關于量產乃至樣品而言，分容柜誤差造成的批量低容的概率很低，一般情況下都是電芯真的有問題了。若復測之后依舊低容，那就可以確認低容問題真的存在了（同時在復測的時候最好留一個心眼：滿充3pcs復測電芯，以備后用）。

確認了低容存在之后，要進一步確認低容發生的頻度和嚴重度，從整體上掌握低容的實際情況。樣品往往就是一批，不多說；但量產型號則存在該型號一直低容及該型號偶發低容這兩種情況。關于前者，分析要以設計、選材角度及量產長期遇到的頑固問題作為切入點和優先考慮方向（例如是不是這個材料匹配是不曾驗證過的？是不是最近產線經常出現同一個會引起低容的異常但一直拖拖拉拉未曾解決）；關于后者，則要從產線操作及工藝變更來作為優先考慮對象（例如是不是這一批負極壓死了？是不是產線為了產量縮短了老化時間？是不是工藝較之前進行了改變而這一改變有引發低容的風險）。頻度確認了之后，還要確認一下相對不太重要的嚴重度，也就是低容電芯的比例以及容量低于要求值的比例。確認嚴重度更大程度上是為了可能的放寬容量規格及判定缺貨數量供應依據，而關于問題本身的分析，意義沒有確認頻度相同重要，不過依舊必不可少。

整體上把握了低容實際情況之后，就要開始分析了。關于水平較高且遇到過同樣問題的專家而言，拆3pcs電芯就應該可以大體斷定低容的實際原因。但關于一般人而言，一是我們很難有類似的能力及積累，二是拿三個電芯照片無法充分向上級和同事說明問題（即使你的結論是正確的）。因此則要更為系統一些的方法。在系統的分析之前，可以先將之前復測滿充的低容電芯拆開看一下界面，若無問題，則很可能是正極涂布偏輕或設計余量不足的原因；若界面有問題，則可能是制程中或設計中方方面面的問題（這不廢話嘛）。

分析開始了。首先要最少低容8pcs電芯+容量合格的8pcs電芯。低容電芯再隨機分兩組為低容A組及低容B組，容量合格電芯隨機分兩組為合格A組及合格B組。而后將兩個A組電芯放電至靜止電壓3.0V左右（文武習慣于0.5C放電至3.0V后再0.2C放電至2.5V；當然對象是鈷酸鋰和三元+石墨負極）；而后拆解低容及合格電芯，將正極片以85℃以上的溫度真空烘烤24h（具體烘烤參數文武沒有DOE驗證過，不過可以確定給出的參數是可以完成分析的），而后稱量低容正極片與合格正極片的重量差異；若低容極片重量明顯低于合格正極片或低于工藝范圍，則基本可以判斷低容為正極涂布偏輕所致。關于烘烤后稱量極片重量文武有兩點要補充：一是雖然正極的首次不可逆鋰源會使正極損失一點重量，但總不可逆鋰源的重量僅占正極鋰源的5%左右、占正極片重量的0.5%以下，即使再加上由析鋰所造成的不可逆鋰源，其引起的正極偏輕也不會低于極片總重的1%；電解液在烘烤過程中不可能完全被烤干，但實際殘留部分的重量相對極片重量而言也很有限。總體來說，烘烤正極后稱量極片重量與卷繞前極片實際重量相比，誤差不會超過2%。況且有容量合格正極重量與低容極片重量相比較，此種方法還是比較可信的（另外還聽說過可以通過極片上面擦拭什么東西會更加有助于電解液的烤干，其細節及原理文武不懂，希望有了解的朋友不吝指教）。二是同樣的方法不適合于負極，原因為負極化成時會新增很多的重量，但可以通過實驗給出化成后負極增重比例進而反推負極片重量、判斷低容是否為負極過量不足引起；但文武沒有做過類似實驗，有興趣的朋友可以自己測試一下。

若確認了正極偏輕為低容的原因的話則是萬幸，但實際上這萬幸的概率往往是萬一而已。這樣的話就要靠對低容B組及合格B組的分析了。B組電芯要滿充，而后拆解比較負極界面差異。低放電容量低等價于低充電容量等價于負極滿充界面會有異常。其實大部分情況，只要低容發生了，那不論電芯是低容還是容量合格，其界面都會有類似的異常，只是程度不同而已。記錄電芯界面情況時，也要同時記錄對應電芯實際容量，最后一般會得到類似于低容程度高的電芯其界面異常更為嚴重的結論。

由于本文已逾千字，故主體部分內容到此為止。大家可能更感興趣的低容常見原因，文武會在一周內發出，而后將網址鏈接發于本帖的最后。整體把握低容的情況以及比較低容與合格電芯的正極片重量及負極界面是分析的必要切入點，確認這兩個問題對未來最終判斷低容的原因有方向性的指導用途，可以事半功倍，關于相關經驗相對少的朋友更是如此。

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六西格瑪設計

六西格瑪設計的內容博大精深，文武對其的理解也僅限于皮毛，更不用談舉重若輕的將其分享給大家。不過，再難的東西，也要啃一啃，啃的過程，也就是學習的過程。文武很多時候，也是自己一邊寫、一邊學。

六西格瑪最初是摩托羅拉為了提高其產品質量而開發出的一種質量管理手段。憑借于此，摩托羅拉得以在與日本電子同行的競爭中立于不敗。六西格瑪的初衷是提高產品的質量，但隨著其發展，更多的應用慢慢被人們發現：如何降低成本、如何提高效率、如何對供應商進行分析。可以說，制造業的方方面面，都與六西格瑪有著或多或少的聯系。

除了以上所說的各種六西格瑪應用之外，一種更本初的六西格瑪應用往往被人所忽視，那就是六西格瑪設計。按道理來講，六西格瑪設計的執行應該早于六西格瑪改善才對，因為一個產品最先出來的一定是設計，而后才是改善生產中遇到的問題。但實際上，人們做事情更習慣于遇到問題再去解決和先解決眼前問題，因而即使六西格瑪的先驅們也沒有第一時間執行六西格瑪設計。而是先使用六西格瑪對生產進行改善，改善到瓶頸、發現再往后無論如何也沒法再一步提高時，才意識到必須從設計上對產品進行改善，這樣才能最終達到制造業的最終目標：零缺陷。

先舉一個最簡單的六西格瑪設計的例子：假如客戶要的電芯容量為2000mAh，則為了達到分容的零缺陷（等價于分容制程能力為六西格瑪，等價于分容不良率3.4ppm），設計容量應該是多少？

我們最先想到的是經常使用的多出個4%左右的容量余量，憑借相關經驗我們可以大約預估給出的容量余量下、產品分容的良率大約會有多少。但關于六西格瑪設計而言，這遠遠不夠。假使我們找到了另外一款容量為2000mAh電芯的容量分布的歷史數據，并算出了其分布的西格瑪值為30mAh，則為了達到分容的零缺陷，要將設計的容量提高到2000+30*6=2180mAh，這時分容不良率便可以控制在六西格瑪水平3.4ppm不良率的程度。當然了，這一要求關于我們電池行業幾乎是不可能達到的，所以我們設計時的余量也就往往沒法達到六倍的西格瑪值。不過不論怎么說，這都是六西格瑪設計的最簡單的一個例子。其最早的發現者為一名來自于摩托羅拉的叫做比爾史密斯的工程師，他在摩托羅拉推行六西格瑪時發現了一個驚人的結論：要在產品設計半個公差限范圍內包含六倍標準差，才能從源頭上確保產品不會出現缺陷。史密斯也正因為該條發現，而被人們尊稱為六西格瑪之父。

最簡單的例子講完了，那就談談具體的六西格瑪設計吧，總體來說，其包含三部分：系統設計、參數設計、容差設計。系統設計為與我們專業息息相關的設計，例如正極使用什么材料、隔膜使用那種材質的等。一般而言，系統設計更多的是純技術部或者研發部的工作，不同行業之間想要涉足，難度太大；可以說行業間的差異有多大、其系統設計的差異就有多大。此并非本文討論的重點。

參數設計比較容易理解，其目的就是優化生產過程中的各個參數。比較典型的例子就是封裝參數，從感性上我們了解，使用溫度、壓力、時間三個參數來控制一個封印厚度在工藝范圍之內，這樣的事情應該說是太簡單了：固定溫度、壓力不變，只改變時間，就可以做到讓封印厚度大范圍的變化（溫度低于PP熔點等的鉆牛角尖的問題無視）。但從六西格瑪角度而言，單單讓封印厚度在工藝范圍之內是不夠的，關鍵是要穩定的處于工藝范圍之內。這也就是參數設計中相對深入一些的內容：穩健參數設計。

一個例子可以讓我們很容易的理解穩健參數設計：正極配料中想加入CNT，加入CNT后的效果好壞用電芯的內阻作為評判：經過實驗我們發現，電芯內阻的變化規律與CNT加入量并非為直線關系，而是在CNT很少的時候、電芯內阻隨CNT用量變化很大，我們記這個階段下CNT的用量為A；在CNT較多的時候、電芯卻幾乎不會再隨著CNT含量的增減而明顯變化，我們記這個階段下CNT的用量為B。當我們的設計僅考慮穩定性的時候，我們勢必要在B階段里考慮CNT的用量，因為這樣在實際配料時、即使每次加入的量有微小的差異、每批電芯的內阻也不會有很大的差異；而若是僅設計CNT的用量為A階段，則一點點CNT實際加入量的差別，都會造成電芯內阻的較大波動，這可是我們不想看到的。

當問題從一元上升到多元的時候，就會稍顯復雜。如前所述，摸索出一個讓封印厚度達標的溫度、時間、壓力的參數組合太簡單了，可以說有無數種。但是哪一種才是最好的？這就要使用穩健參數設計了，由于其為日本田口玄一博士所提出，故也稱為田口設計。其主旨是：找到一個參數配合，按該參數生產時不僅可以保證產品輸出變量在工藝要求之內，也可以同時保證當生產參數發生工藝內允許的波動時、輸出變量的波動依舊很小。換言之，假使190℃、5S、0.4Mpa和185℃、6S、0.3Mpa這兩個參數封出的鋁塑膜封印厚度都在工藝要求中限，但是前者在溫度波動5℃或時間波動1S或壓力波動0.4Mpa后，其封印厚度便遠遠地偏離了設計中限；而第二組參數進行如上波動后，封印厚度依舊在工藝范圍之內，則此時第二組參數是穩健的。

之前曾有同事說過：好的工程師，應該可以使用差的設備、卻依舊做出好的產品。但從穩健參數設計這一角度來講，這句話是正確的。但問題是這個同事說此話的時候是否真的理解穩健參數設計，以及對手的能動性為何：對手是傻子不了解穩健參數設計嗎？假如對手也了解，那依舊是誰的設備好誰牛逼。當然關于我國制造目前的水平而言，完全掌握穩健參數設計并擁有執行其的能力和意志，還是可以技壓群雄的。

容差設計也是我們經常會遇到的問題，涉及到余量的設計往往就是容差設計。最簡單的容差設計例子文武已經說過了：開頭所講的容量余量的給定。雖然可以確定的說我們日常工作中很難真正使用到容差設計、而經常是根據相關經驗或者直接拍腦袋，但是對其有一些初步的了解還是有助于我們對問題的理解和解決的。

舉一個稍難一些的容差設計的實例：極耳邊距。假設我們的卷繞結構中、極耳邊距由兩個參數決定：極耳點焊時極耳距極片頭部的距離、卷繞插片時極片插不到位的尺寸。這兩個參數決定著卷繞后的極耳邊距。假設客戶對極耳邊距的要求為0.7mm并要制程能力達到六西格瑪水平，那么極耳點焊距離的公差和插片插不到位的允許的公差應該設計到多少才合理呢？這個就是容差設計。其具體的計算及minitab上的操作顯得較難，其大體算法是求出整個過程中所有西格瑪值的平方和、之后再開方作為整體的標準差，然后看邊距的極差中一共容得下幾倍的整體標準差，然后再換算成制程能力，若得出最終邊距制程能力為六西格瑪則說明極耳點焊距離及插片位置的制程能力合格，若邊距制程能力小于六西格瑪則說明要提高極耳點焊和卷繞插片的制程能力。

另外一個困惱很多人的問題是CPP外露，其受點焊CPP與極片距離、CPP實際高度、裁盒頂封寬度、卷繞插片位置、入盒后卷芯相關于盒子的位置等諸多因素的影響，最后判斷前面各個工序的制程能力可否保證最終CPP外露的制程能力有多少的方法就是將前面各個工序的方差疊加在一起后再開放算出整體標準差、而后比較CPP外露尺寸所允許的容差是整體標準差的幾倍，從而算得CPP外露的制程能力。一些人想當然的算法：將前面所有工序都按最極端的情況計算（例如CPP長度按工藝允許最長算、CPP點焊距離按最大算、頂封裁切寬度按最小算、卷繞插片按極片最偏上算、卷芯入盒后按最往前頂算），之后必然得出CPP外露一定超長的結論，從而說：前面的公差給的都不合理。這本身是不了解六西格瑪設計所導致的歧途，因為這些最極端的情況同時發生時，概率為0，或者說不可能發生，那評論其影響又有何意義呢？

按目前我國我國制造業的水平來說，能執行六西格瑪設計的單位不多，一是因為該知識本身就屬于六西格瑪當中稍難一些的，二是如若制程能力就是達不到需求且產品也沒有那么多余量給我們、則不可能實際執行六西格瑪設計。再者，一些與容差設計相關的東西，是可以通過夾具一類的東西在最后階段進行規整的，例如假設卷繞后電芯極耳中心距為1.5mm，但是做了硬封后就會變小至1.0mm，因為硬封有擋膠塊對極耳中心距進行調整。就日常工作而言，雖然我們真的很難使用到六西格瑪設計，但是是否可以使用三西格瑪設計呢？是否可以對自己單位的制程能力有一個詳細的了解、而后盡量讓自己的設計與產線貼切呢？學習和實踐是沒有止境的，除非這個人的心已經死了。

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影響鋰離子電池循環性能的幾個因素

循環性能對鋰離子電池的重要程度無需贅言；另外就宏觀來講，更長的循環壽命意味著更少的資源消耗。因而，影響鋰離子電池循環性能的因素，是每一個與鋰電行業相關的人員都不得不考慮的問題。以下文武列舉幾個可能影響到電池循環性能因素，供大家參考。

材料種類：材料的選擇是影響鋰離子電池性能的第一要素。選擇了循環性能較差的材料，工藝再合理、制成再完善，電芯的循環也必然無法保證；選擇了較好的材料，即使后續制成有些許問題，循環性能也可能不會差的過于離譜（一次鈷酸鋰克發揮僅為135.5mAh/g左右且析鋰的電芯，1C雖然百余次跳水但是0.5C、500次90%以上；一次電芯拆開后負極有黑色石墨顆粒的電芯，循環性能正常）。從材料角度來看，一個全電池的循環性能，是由正極與電解液匹配后的循環性能、負極與電解液匹配后的循環性能這兩者中，較差的一者來決定的。材料的循環性能較差，一方面可能是在循環過程中晶體結構變化過快從而無法繼續完成嵌鋰脫鋰，一方面可能是由于活性物質與對應電解液無法生成致密均勻的SEI膜造成活性物質與電解液過早發生副反應而使電解液過快消耗進而影響循環。在電芯設計時，若一極確認選用循環性能較差的材料，則另一極無需選擇循環性能較好的材料，浪費。

正負極壓實：正負極壓實過高，雖然可以提高電芯的能量密度，但是也會一定程度上降低材料的循環性能。從理論來分析，壓實越大，相當于對材料的結構破壞越大，而材料的結構是保證鋰離子電池可以循環使用的基礎；此外，正負極壓實較高的電芯難以保證較高的保液量，而保液量是電芯完成正常循環或更多次的循環的基礎。

水分：過多的水分會與正負極活性物質發生副反應、破壞其結構進而影響循環，同時水分過多也不利于SEI膜的形成。但在痕量的水分難以除去的同時，痕量的水也可以一定程度上保證電芯的性能。可惜文武對這個方面的切身相關經驗幾乎為零，說不出太多的東西。大家有興趣可以搜一搜論壇里面有關這個話題的資料，還是不少的。

涂布膜密度：單一變量的考慮膜密度對循環的影響幾乎是一個不可能的任務。膜密度不一致要么帶來容量的差異、要么是電芯卷繞或疊片層數的差異。對同型號同容量同材料的電芯而言，降低膜密度相當于新增一層或多層卷繞或疊片層數，對應新增的隔膜可以吸收更多的電解液以保證循環。考慮到更薄的膜密度可以新增電芯的倍率性能、極片及裸電芯的烘烤除水也會容易些，當然太薄的膜密度涂布時的誤差可能更難控制，活性物質中的大顆粒也可能會對涂布、滾壓造成負面影響，更多的層數意味著更多的箔材和隔膜，進而意味著更高的成本和更低的能量密度。所以，評估時也要均衡考量。

負極過量：負極過量的原因除了要考慮首次不可逆容量的影響和涂布膜密度偏差之外，對循環性能的影響也是一個考量。關于鈷酸鋰加石墨體系而言，負極石墨成為循環過程中的短板一方較為常見。若負極過量不充足，電芯可能在循環前并不析鋰，但是循環幾百次后正極結構變化甚微但是負極結構被破壞嚴重而無法完全接收正極供應的鋰離子從而析鋰，造成容量過早下降。

電解液量：電解液量不足對循環出現影響重要有三個原因，一是注液量不足，二是雖然注液量充足但是老化時間不夠或者正負極由于壓實過高等原因造成的浸液不充分，三是隨著循環電芯內部電解液被消耗完畢。注液量不足和保液量不足文武之前寫過《電解液缺失對電芯性能的影響》因而不再贅述。對第三點，正負極特別是負極與電解液的匹配性的微觀表現為致密且穩定的SEI的形成，而右眼可見的表現，既為循環過程中電解液的消耗速度。不完整的SEI膜一方面無法有效阻止負極與電解液發生副反應從而消耗電解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位會隨著循環的進行而重新生成SEI膜從而消耗可逆鋰源和電解液。不論是對循環成百甚至上千次的電芯還是關于幾十次既跳水的電芯，若循環前電解液充足而循環后電解液已經消耗完畢，則新增電解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循環性能。

測試的客觀條件：測試過程中的充放電倍率、截止電壓、充電截止電流、測試中的過充過放、測試房溫度、測試過程中的突然中斷、測試點與電芯的接觸內阻等外界因素，都會或多或少影響循環性能測試結果。另外，不同的材料對上述客觀因素的敏感程度各不相同，統一測試標準并且了解共性及重要材料的特性應該就足夠日常工作使用了。

總結：如同木桶原則相同，諸多的影響電芯循環性能的因素當中，最終的決定性因素，是諸多因素中的最短板。同時，這些影響因素之間，也都有著交互影響。在同樣的材料和制成能力下，越高的循環，往往意味著越低的能量密度，找到剛好滿足客戶需求的結合點，盡量保證電芯制成的一致性，方是最重要的任務所在。

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設計中制定公差的注意事項

只要是要用于批量生產制造的工藝，就一定要標注公差，因為生產過程中任一參數都絕對不可能在重復操作中一成不變。假如說上學時候所學習的數值包括兩部分：數據和單位要挪用到生產工藝的話，那就應該完善成工藝中的參數包括三部分，數據、單位和公差。涂布面密度的公差、涂布長度的公差、制片貼膠點焊的公差、轉序老化烘烤時間的公差等等，看似其重要度遠遠不及數據本身，但深入追究其中的學問也大有文章。公差作為判斷生產波動是否屬于異常的重要標準，馬虎不得。制定公差，要注意下面幾點：

公差的大小直接決定著設計余量的大小。設計中必須要有余量，以應對制程的波動。設計中最常見的余量為為了應對涂布、分容等誤差而富余的容量余量，為了應對輥壓厚度不一、轉序極片反彈和電芯表面不平整等而富余的厚度余量。應該說，當制程中公差較大時(此處公差較大等價于制程波動較大)，就必須在設計時留出更多的余量，以此作為制程波動過大的補償。例如，假如涂布面密度的公差要4%，那電芯容量設計余量就不應該低于4%，否則就會有極片重量OK的極片(假設沒有其他問題)不論怎么分容都是低容。之前曾聽說過一位研發的同事說我們研發部不管工藝中的公差，公差是由工程部給的，此話就大錯特錯了；不了解制程公差多少，何談設計時留出的余量，不曉得余量給多少合適，何談做設計？制程中實則也有類似于設計&公差的問題：之前工序曾評估過，夾具baking后電芯放置在冷卻房1h后，即可完成降溫，并將1h作為冷卻房冷卻的SOP參數；但實際生產時，發現1h經常不夠電芯的充分冷卻，究其原因，實驗時冷卻房只有一車電芯且沒有記錄實驗電芯型號，而實際生產時，大電芯更難冷卻、冷卻房經常會有兩車或者以上的電芯、冷卻房門開關的次數和關閉的程度也都是不受控的，如此多的不受控，就必然造成波動（此處的波動，等價于冷卻效果的波動），而為了抹平這一波動，則必須在SOP中新增冷卻時間才可（類似于設計中的新增設計余量）。

公差不可過分寬松于實際制程能力。當公差的范圍明顯寬松于制程波動時（例如涂布面密度實際可以做到2%，但工藝要求面密度做到4%即可），表面上看這樣CPK會更高，但其結果是不僅會造成設計時的余量必須新增進而引發不必要的浪費，同時會給產線操作工一個既可以按工藝上限來做、又可以按工藝下限來做的認識誤區；例如，假使你的輥壓工藝厚度要求是1004um，而產線由于制程能力較高而第一天按982um輥壓（按中下限做）、第二天按1022um輥壓（按中上限做），兩天同樣都是按照工藝來做，但結果卻完全不相同！此等工藝當有多么失敗。做工藝的人應該了解兩點：第一是你工藝中的公差不能大到給產線按上限做或者按下限做的機會；二是當產線按工藝中線制作出現問題時、不能教唆產線去按工藝上限生產或者按工藝下限生產，此時必須直接更新文件，否則今天出了問題讓產線按上限做、明天好了又按中線做，后天出了問題再按下限做，豈不是玩死了生產？工藝中的嚴謹也就無從談起。之前文武一款型號，頭部雙面光箔尺寸給的是112mm，頭部繞貼膠紙寬度為25mm，乍一看11mm*2=22mm，繞貼膠紙寬度25mm一定夠了；但由于公差給的較大且頭部繞貼時會損耗一定的膠紙寬度，實際做出了很多頭部雙面光箔長度13mm的極片，再去貼膠就無法上敷料了；對其的更改不能是不負責任的你們按我工藝下限裁切吧，而應該是直接將裁切長度從112mm改為111mm或101mm。當然，當時產線頭部裁切的制程是可以控制在1mm的，假如產線真的按11mm作為中線來裁切，則不該有很高的比例出現貼膠問題。但關鍵是，假如工藝本身都不存在嚴謹性，身為工程師的我們又如何去要求產線做這做那呢？

公差不可嚴于實際制程能力。公差嚴于制程能力的結果很簡單：很多產品規格都不在公差要求的范圍之內，最終要么將不在范圍之內的統統報廢而后提高制程能力、要么擴大公差范圍并對不符合公差的產品進行評估和放行。制程過程的波動一定是越小越好，工藝中的公差要與制程波動相符，而后再以公差作為設計余量的參考。盲目減小公差，不僅無助于產線制程能力的提高、無助于產品質量的提高，而只會讓產線叫苦不迭、讓出工藝的人不得不再次修訂工藝。

同一參數在不同工序給出的公差，若非測量手法有明顯變更或不同工序測量期間數值必定發生變化，否則公差不應不同。之前曾遇到過這樣的事情：卷繞后卷芯極耳中心距為2.5mm，但是封裝來料檢驗卻給為3.0mm。從感性上來講，由于測量誤差及轉序對卷芯極耳位置造成了些許影響，如此規定也有一些道理。但問題時，假如你的工序特別多，假如期間要對同一參數進行多次測量，難道每個工序每次測量都要新增一次公差范圍不成？故文武認為，只要測量方法是相同的，那前工序對該參數的控制如何，后工序就應該完全一致，而不應該有越往后越松的懈怠想法。在一個例子，設計出藍牙電芯后卷尺寬度也要同時給出且新卷尺要拿給機加工中心加工，假如機加工中心圖紙的卷尺寬度公差為0.05mm的話（線割的精度實際不止于此），那工藝中使用卷尺的寬度公差也應該為0.05mm而不能更大，當然若量產時發現卷尺寬度要更改，那是另外一碼事，此時要改的是卷尺寬度的中值（例如將卷尺寬度從3.50.05mm改為3.70.05mm），而非放大卷尺的公差（例如現在卷尺工藝寬度為3.50.05mm但實際要使用3.7mm寬度卷尺，不能將卷尺寬度改為3.50.2mm并認為其包括3.7mm就敷衍了事）。當然，當兩次測試手段差異很大時，后工序給出的公差可以大于前工序；例如涂布時面密度要求沖孔重量波動2%，那后面稱量極片重量時給出的極片重量范圍應該要大于沖孔的波動值，一是不同的測量方法一定會有一些差異，二是極片在輥壓分條后，重量會有一些特定趨勢的、不容易給出解釋的變化。

公差的疊加問題相對較為復雜。很多時候，一個輸出同時由多個輸入決定，此時輸出的波動范圍與每個輸入的波動息息相關。但莫要輕易地認為輸出的波動等于各個輸入波動的線性疊加，第一，若輸出公差簡單給成各個輸入公差之和時，則輸出公差會變得非常大從而根本無法控制和生產；其次，由于制程過程的數據一般是服從正態分布的，各個輸入同時取極限、造成輸出結果也是極限的可能性非常非常低。此處最合適的例子就是CPP外露尺寸，CPP外露尺寸作為輸出，一般公司的該值范圍應該與0.2~2.0mm出入不大；對CPP外露有直接影響的因素包括：極耳點焊時CPP與極片距離、卷繞時插片位置、入盒后卷芯相關于盒子的位置、所用CPP的肩高、頂封裁切寬度，以上的這些輸入，每個都有至少0.2mm的公差，加在一起，其和必然大于CPP外露所允許的波動程度。此時，工藝中要保證的是當所有輸入走中線時、作為輸出的CPP外露尺寸經過理論計算也是走中線（卷芯形狀特殊要修正的除外），至于CPP公差為何小于各個輸入公差之和，則要用概率來解釋：當遇到CPP點焊距離走下限+卷繞插片走下限+入盒后電芯剛好靠盒子底部+CPP肩高為要求下限+頂封裁切寬度為要求上限這一系列會造成CPP外露減少的現象同時發生時，概率到底有多少？即便是六西格瑪設計中，也不需保證設計100%合格（因為這是不可能的），最終只需達到6σ水平即可。但同時也要注意，雖然輸出因子的公差無必要大于等于各個輸入因子的公差和，但是也絕對不能比輸入因子的任何一個小。例如文武之前出工藝時，曾要求正負極耳點焊距極片頭部距離皆為1.0mm、同時極耳中心距1.5mm，立刻就有PE和產線的同事反問：兩個極耳點焊距離公差加一起都2.0mm了，再加上插片尺寸差異及不同設備卷尺寬度差異，那極耳中心距1.5mm怎么做？換句話說，前工序公差的設計必須可以保證不影響后工序的制作。

6

低容的制程分析

假如設計相關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，其可供應的嵌鋰位置數量一定要大于正極供應的鋰源數量，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，二是可以比較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，因為比較的是相對的重量），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，假如負極工藝為錯位涂布的話，直接比較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，當然假如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。（假如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，同時也希望有相關經驗的朋友們賜教）

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。當壓實進一步新增時，析鋰的塊狀區域新增的同時、析鋰的量（析鋰顏色偏白的程度）也會新增，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要詳細報告、亦或低容原因是自己之前未曾見過的，則要踏踏實實從收集制程數據、比較低容及合格電芯、改善方法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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涂布關鍵技術-水系負極縮孔

勻漿涂布段的大大小小的異常，也都基本看遍了；曾經解決過棘手的團聚和莫名其妙的面密度一致性不良，自認為起碼是入了勻漿涂布的門，總想著看看外面的世界，上升更多的見識，沖動著跑了出來，才發現一切都是幻想。

出來了才發現，原來的同事說的是那么正確，論技術、研發配置，比PBI好的也就是那幾個大廠了吧。一陳不變的工藝，一目了然的異常原因，總是被設備故障捆住手腳，體制之下，想向前邁一小步都那么艱難。那么，謹以此篇，來闡述鋰電行業大家最少接觸、最摸不著頭腦的涂布弊病白點，輥壓后就是黑點，這也是我兩年多工作中接受的挑戰性最高的一項。

現象：在電池涂布中，常呈現為似氣泡狀白色點狀凹坑，或呈露箔狀；很多人喜歡將此判斷為氣泡，我想說，能夠被氣泡（轉移涂布）搞得無所適從也真是本事了。

常規思路著手：第一眼看到濕料上的凹坑的時候，我就認定了，這就是縮孔，雖然實踐中沒遇到過，但是理論有積累；那么結合工藝配方，以及過去解決團聚的相關經驗，問題必定出在VGCF上。

不過，既然用了分散劑，卻還是這么差，確實讓人納悶。

實驗方法：作為工藝，保持配方不變來改善漿料是基本原則，如下

添加NMP類高沸點有機溶劑助水系漿料分散和改善涂布烘干效果，是比較常見的作法，其結果也驗證了其工藝的可行性；但是，領導不認可，無奈，幸好，咱們是不懼艱難，迎難而上，刻苦鉆研的有志好青年，查閱資料更是我的強項，so，很快就有了讓人興奮的線索。

鋰電行業早年流傳的有關縮孔的就兩份，一份據傳是ATL的，題目為《有關極片涂布時的氣泡現象》不知真假，就是那篇用顯微鏡判斷了縮孔是一個坑的。。強悍吧？應該是ATL的吧

另一篇《鋰離子電池負極極板花斑的刨析》，花斑是涂料中術語，與縮孔類似卻不相同，有人對凹坑處也作了分析，沒有異物。

但是這兩份資料供應的信息都很有限，我滿腦子想的就是VGCF的團聚體作為低表面張力點，導致了縮孔的出現，但是實驗六，50%固含量2500mpa`s粘度，讓我無力：難道真是設備能力所限（線速度也就15m/min的樣子）?

一個好習慣，幫我鎖定了目標：

VGCF+水+PVP+CMC，這幾樣刮細度便看到了縮孔，那么問題就明了了。

絕對就是VGCf的團聚造成的縮孔了？

顯然問題沒那么簡單，從事漿料工藝的同仁基本都有一個習慣，水系漿料的粘度基本都控制在3000mpa`s之下，但是，在這里，為了減少縮孔，卻必須要提高粘度；是不是完全糊涂了？

Fink和Jensen推導出，在一定條件下，縮孔由下式決定：

Q（單位時間內流量）=h(濕膜厚度)^2×△γ（表面張力梯度）/2η（涂料粘度）

好了，這個公式足以證明高粘度，低表面張力的NMP，發揮用途的原因了。

但是，作為技術人員，要了解，粘度、表面張力梯度，這些都只是影響因素，而不是最根本的致病因子。

根源究竟何在？？？

在此期間，有幸發現一篇同仁的文章，很是激動，因為很少有人將涂料中縮孔的原理應用到鋰電涂布中。

附上鏈接：http://www.cd-ydl.com/index.php?go=article-26.html，

所以感慨，作為電池工藝的我們，很多成熟的機理，都沒有學透，還不如人家做材料的。

鑒于此，本人也曾嘗試聯系BTR咨詢其石墨表面張力數據，回復：不測這個。。

網上有傳，一般為45，想想也差不多，水是72的樣子，銅箔40，究竟怎么設計漿料才能使其烘干過程表面張力梯度理想呢？這個有點難。。

影響因素已經基本確定了，一是粘度，二是烘干，三是表面張力，

但是，最關鍵的，誰誘發了縮孔，依然沒有任何思路。。假如真是VGCF，那就無力了，指望老板買設備？做夢去吧。。NMP？循環1000周，等個一年半載吧。。陷入停滯階段，又進入資料檢索的循環中～總算功夫不負有心人，上網搜索中，不經意間發現一個概念CMC，

有了新發現，

那就是膠粒！！！

不得不說，科學的力量真的是太強大了，用這個理論，就可以完美解釋實驗的高粘度低固含量效果更佳的結論了。

立馬實驗，持續兩次小試，一單一雙，效果一致。

由此，我更堅定了這個理論的可靠性，當然，畢竟是個人推理，至此，電池4C循環已經跑了300圈，直流阻抗也如理論上的略小；但是，將此應用于生產，感覺我是看不到了，遂特此將此番經歷和猜想陳述于此，論壇中有諸多研發工藝前輩，請不吝賜教，這個疑難，前后將近10余次小試，除了CMC的理論，我的能力已經到極限了，離開鋰電，這也算是唯一的遺憾，不能見到它的量產效果。

推斷：

簡單闡述下我的猜想：羧甲基纖維素鈉、PVP都是表面活性劑，一端親水，一端疏水，當其濃度過高時，便形成膠束，親水基朝外（水溶劑漿料），疏水基團在內，結合本漿料配方（VGCF，Super-P比例均較高，CMC1.8%），VGCFSuper-P本身疏水，那么和膠束內更容易親和，結合在細度計上觀察到的CMC+水+VGCF+PVP就有縮孔的現象，減少了聚合物CMC、PVP的比例進行了實驗，設計原則：維持材料不變，減少CMC、PVP比例，本質即降低膠體濃度。

實驗第一次，3500mpa`s粘度，細度計上80um可見縮孔；涂布改善。

實驗第二次，2500mpa`s粘度，細度65um，有縮孔；涂布效果一致。

好了，假如是原有配比，2500的粘度，那涂布縮孔是沒法看的，所以，我基本上堅定了這個理論的正確可靠性、可應用性，而且理論上對電池性能應該是有好處的，在PBI有經歷過，漿料粘度過高，直接降CMC比例的，當然，這里是走不動的。。

以上，可能真的只是個人臆想，懇請諸位高人指導，指正，以便小弟不留遺憾。另本人后來有測CMC不同濃度的電導率，以期測出其臨界濃度，尚無結論，望有心人指教；有關尤其石墨的表面張力等，本人依然知之甚少，期望能夠學到更多。

謝謝諸位耐心看完，這篇其實沒啥技術，只是關于縮孔，鋰電很多朋友都沒有見過，希望這篇能夠給未來或正在為它煩惱的朋友供應一點思路。

附上本人此期間查找的一些資料，雖然找的不容易，不過也沒啥好保留的了，找資料千萬別局限在自己的小圈子里，外面專業的更多的！

思路表述條理不夠清晰，師傅若見此帖，望多多包涵。這兩年多，在PBI的一年收獲最多，挺感激你們的，PBI確實是個學習工作的好地方，尤其在鋰電這種浮躁、浮夸的氣氛中。新人朋友們，可別輕易離開那種自由開放學習鉆研敬業的公司，多看看書，多查查資料，少玩游戲。

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電解液缺失對電芯性能的影響

本文有些倉促，但是就這個主題而言，或許再等半年，文武也難有新的見解，所以就急著寫出來啦！文章屬于掃盲性質，文武也是半盲，所以高人不要讀文章，也不要留言，謝謝！

疾在腠理，湯熨之所及也；在肌膚，針石之所及也；在腸胃，火齊之所及也；在骨髓，司命之所屬，無奈何也。這是中學課本中，《扁鵲見蔡桓公》中的一段話；疾在腠理、在肌膚、在腸胃、在骨髓，形象的描述了疾病的四個程度。電解液缺失，就好比電芯得了病，得了病，就必然有重有輕。電解液缺失對電芯性能的影響，何為輕何為重？輕者如何重者如何？這就是本文重要討論的問題。另外，由于不同材料、不同工藝所對應的吸液量是不同的，所以本文僅是以電解液注液量的略少、少、嚴重少這三個定性的詞語來形容電解液的缺失程度；定量來說的話，由于種種原因，文武目前還沒有這個能力。略少時的情況

其實即使是略少，電芯也已經是不良品了。電解液少，既有可能是注液量少了，也有可能是老化時間短造成極片浸潤不充分，但本文不過多討論這一問題。電解液略少的電芯，如同潛伏著的諜戰人員相同，不容易被發現。這個時候，電芯的容量和內阻都是正常的，檢測出電解液略少電芯有三類方法：拆電芯、稱重、測試。

拆電芯：，此時滿充負極會出現類似于下面圖片的樣子：

拆開屬于破壞性試驗且一次只能檢測一個電芯，雖然可以最為直觀和準確的確定問題，但實際用此方法篩選電芯的可能性卻幾乎沒有。

稱重：這一方法準確性較低，因為極片、鋁塑膜等也會有重量差異；電解液既然是略少，那么實際每個電芯的保液量也就不會差距很大，這樣其他材料的重量差異，很可能大于電解液重量的差異。當然，可以通過注液時實測每個電芯的注液量或者保液量來準確的、及時的得知問題電芯，但是與其對全電芯稱重，不如新增注液設備的準確性和優化工藝，從而治標治本。

測試：這個是問題的重點，用何種測試方法能夠篩選出電解液略少的電芯，等價于電解液略少的電芯會有何種異常。目前文武僅了解兩種方法可以測出容量、內阻皆正常的，但是電解液卻略少的電芯。這兩個方法分別是：循環、倍率放電平臺。

循環，可以說是檢查鋰離子電池電性能的最終方法，縱觀鋰離子電池材料和制成時的近乎無數種的異常，絕大多數的最終影響都是兩個字：循環。電解液略少時，容量或是說正極克發揮是正常的，前幾十次循環的話，容量并不會明顯衰減；隨著電解液缺失的程度的加重，能夠保持較高容量保持率的循環次數會逐漸減少；或者說，電解液略少中電解液相對較多的電芯，可能會以正常容量衰減速率循環幾十次甚至上百次才會明顯衰減；電解液略少中電解液相對較少的電芯，可能循環十次二十次容量就開始明顯跳水。但不論在容量跳水前電芯能按正常容量衰減速度循環多少次，跳水開始后，電芯的容量都會快速衰減；衰減過程中，電芯的表現是能充入容量，但是放出容量較低（很像氣數已盡的人有進氣兒沒出氣兒的樣子哦），假如做充電容量/放電容量圖的話，跳水期間二者的比值會明顯高于1；跳水之后，電芯的容量并不會馬上降為0，而是相對穩定的維持在其初始容量的20%~40%中的位置一段時間；再往后，文武就沒有測過了。以下是一個因電解液不足而容量跳水的電芯的循環容量曲線和C/D曲線，

循環性能的降低，是電解液缺失的一個必然結果，只要電解液的量足夠維持電芯循環到規格書中規定的循環次數，就可以認為電解液是充足的。但是，循環性能無法作為篩選電解液量少的電芯的手段，原因很簡單，不再多說。

倍率放電平臺，這里所說的平臺，一定要是相對較高倍率的平臺，0.2C/0.5C是看不出來差異的。文武比較了同設計下，實際平均保液量分別為0.002g/mAh和0.0023g/mAh兩批電芯的0.5C/3.6V、1C/3.6V和2C/3.4V的平臺容量，二者0.5C平臺幾乎一致，但電解液充足的第二組1C和2C平臺容量要高于電解液不足的第一組約8%(文武做的是容量型卷繞軟包電芯，倍率型或者疊片電芯所用測試倍率肯定要再高才可以)。與全檢稱重、測循環、拆電芯相比，用高倍率放電比較平臺容量這一方法預測電解液略少的電芯，可行性顯然更大。但問題是，關于制成較差的廠子，高倍率下，電芯平臺容量本身就可能相差很多，這樣的話定標準是很難的。而關于一致性很好的廠子來說，保證注液量和吸液量又是很簡單的問題。實在是讓人糾結啊。

關于電解液略少的電芯，由于正極克發揮還是足夠的（克發揮不足，在本文叫做嚴重少），因而最開始極片可能僅是比較干，但是還沒有析鋰。但隨著循環的進行，析鋰會越來越嚴重。少時的情況

與略少相比，少的時候，問題就要簡單的多了。依照文武的含義來說，當電解液少到讓電芯高內阻的時候，就可以稱呼為少了。這個時候，電芯的正極克發揮依舊是正常的，但是循環、倍率平臺容量都要明顯的差于略少的情況。

與剛才所說的略少和后面眼談到的嚴重少相比，少是一個可遇不可求的中間態。文武是做樣品的，這種中間態的情況在樣品中，還真的沒見過一次。不過有一次測110pcs量產電芯的自放電時（由于測了那批數據，才有了之前的《自放電淺析》），順便關注了一下里面內阻較高、但是容量正常的電芯，發現的問題有：

平臺容量低，即使是0.2C的平臺容量，也要明顯低于內阻正常的電芯，更不用說高倍率平臺容量了。

無法完成循環，這是對實際現象的描述，當文武測過這幾個高內阻電芯的倍率后，將電芯擱置了幾天，然后有了空余測試通道準備測1C循環，上下限保護電壓分別為4.5V和2.5V，這時發現，不論是充電還是放電，通道都會馬上進入保護（這種析鋰電芯，此時處于高電壓狀態，但本文不多談論此問題）。更換通道也沒有改善后，測了一下電芯的重量，發現比正常電芯低0.5~1g，室外拆開電芯，全部起火！

由于電解液少的電芯，內阻已然偏高，而內阻基本是所有電池廠都會關注的參數，所以篩選出電解液少的電芯，并不難。要再一次強調的是，電解液少的電芯，會遇到電解液略少的電芯的一切問題，同時也會新增一個問題：內阻偏高。嚴重少的情況

拋開一切不看，電解液嚴重少時，最為明顯的結果就是：低容。電芯的內阻往往是由電芯廠制定的，制成一般的話，偶有高內阻也可能出貨，但是容量不足的話，可就完全沒有補救的可能性了。

處于嚴重少的電芯，克發揮、內阻、平臺、循環等問題，將會一起爆發。當看到電芯低容且高內阻時，就很有可能是電解液嚴重少的情況；假如再與正常電芯比較一下重量，則可以幾乎確認問題所在。此時，就不要拆電芯了，起火的可能性非常大。

假如將電芯分開來看的話，電解液嚴重少時還可以分為正極吸液不足和負極吸液不足這兩個方面來看。當正極吸液不足時，沒有足夠的鋰離子能夠從正極脫嵌，但是負極吸液充足，只要是脫嵌的鋰離子，就可以嵌入負極。結果就是正負極都很干，但是負極并沒有析鋰。當負極吸液不足、正極充足時，正極可以供應充足的鋰離子給負極，但是負極沒有辦法接受，于是負極析鋰。但不論是哪種情況，電芯的外在表現都是：低容、高內阻、低平臺、低循環。電解液嚴重少的電芯拿去做循環，十次就可能掉10%的容量，且循環后由于嚴重析鋰，電芯會變得異常的厚。

最后還要重申一下本文的主旨。文章將電解液少按程度分為略少少嚴重少這三個程度，程度重的在有自己特有的問題的同時，也必然發生程度比其輕的全部問題。就好比人的某處染疾，嚴重的時候有嚴重時候特有的病癥，但也必然同時擁有輕的時候的所有病癥。

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漿料勻漿生產工藝在我國的現狀

我是廣州紅運機械呂泛樂，從事各類攪拌機生產20多年。但關于攪拌機在電池漿料生產行業的不正確使用，我深感著急、失望！

1、錯誤的生產工藝，耗時太長：

生產一鍋漿料花費7-10個小時，假如加上打膠時間更是不可思議。究其原因就是，對電池漿料的生產工藝沒有完全了解造成的。這樣的浪費資源及成本的加大使我為電池生產公司非常著急。但要改變其做法，真是太難。

記的在幾年前，廣東有一家在電池行業非常有名的公司的幾位工藝工程師質問我，你們紅運的攪拌機能不能攪拌高粘度物料？我說可以啊，紅運生產的攪拌機可以攪拌150萬粘度的物料，但他們恥笑。

我苦口婆心給他們講有關攪拌方面的原理，但他們還是堅持自己的想法。我非常生氣，談了不到5分鐘拍桌離開。

結果，他們不再采購我紅運機械的攪拌機，而改用一家所謂在國內的合資公司生產的攪拌機。此家攪拌機的攪拌槳就像兩根筷子，在干泥巴似的物料里攪動，到現在生產一鍋漿料費時8小時以上，還不算打膠時間。就是這樣他們還在‘滿意地堅持著’

原來他們把漿料的粘度與漿料的密度兩者的概念沒搞清楚，而在全部粉體里只加入10-20％的液體就攪拌，這樣攪拌就根本達不到粘合的用途，也就是說，根本不懂電池漿料正確的生產工藝。

2、不正確的真空脫氣操作：

眾所周知，我們要的是成品電池漿料里不含氣泡以保證涂布質量，但多數公司在整個生產過程中都抽真空。

正確的做法是：當漿料的細度、均勻度及粘度達到要求后方可抽真空。假如在整個生產過程中抽真空，會造成如下嚴重后果：

（1）、配方比例失調：

由于在抽真空時，液體成分也會隨著氣體被抽走，真空度越高，流失得越多，從而造成配方比例失衡，粘度變大；

（2）、生產效率變低：

由于在抽真空時，漿料體積變大，物料密度變小，分散及攪拌的效率變低。

3、漿料飛濺，造成上次的材料固結物掉進成品新料里：

在桶體內液面低時高速分散轉速開啟過高、或當桶體內盛滿漿料時公轉開啟過高，造成漿料飛濺到上桶體及行星箱體上，如下圖所示：

以上的不當操作會嚴重影響漿料的質量及軸承的壽命。可惜的是，客戶卻一意孤行，不聽勸阻。

4、清洗桶體時，液體盛得太滿，把攪拌槳轉速選擇得過高，造成高速分散軸承座內的軸承進水而卡死。此種錯誤的操作行為在許多公司都在發生，太可惜了。

最后，我要告訴各位朋友，其實做一鍋漿料總共只需3-4小時，那就看您是否真正掌握了漿料的生產工藝了沒有？

10、羧甲基纖維素鈉是什么？

增稠劑？懸浮穩定劑？粘結劑？分散劑？保水劑？

沒錯，這些都是羧甲基纖維素鈉的特性，而且還不止于此，其光輝閃耀，應用廣泛，引用一段文字來描述：

CMC是一種重要的纖維素醚，是天然纖維經過化學改性后所獲得的一種水溶性好的聚陰離子纖維素化合物，易溶于冷熱水。它具有乳化分散劑、固體分散性、不易腐蝕、生理上無害等不同尋常的和極有價值的綜合物理、化學性質，是一種用途廣泛的天然高分子衍生物。CMC為白色或微黃色粉末、粒狀或纖維狀固體，無臭、無味、無毒。CMC具有增稠、分散、懸浮、粘合、成膜、保護膠體和保護水分等優良性能，廣泛應用于食品、醫藥、牙膏等行業。CMC是一種大分子化學物質，能夠吸水膨脹，在水中溶脹時，可以形成透明的粘稠膠液，在酸堿度方面表現為中性。固體CMC對光及室溫均較穩定，在干燥的環境中，可以長期保存。CMC的優越性能如：增稠性、保水性、代謝惰性、成膜成形性、分散穩定性等，可用作增稠劑、保水劑、粘合劑、潤滑劑、乳化劑、助懸浮劑、藥片基質、生物基質和生物制品載體等。

分子式：

制造工藝流程：

附上一份CMC成分表（系陶氏化學CRT30000PA）

關于CMC品質來說，雜質控制的好差，直接決定了其使用性能也依據其應用范疇而不同，譬如食品用、藥劑用、電池用、涂料用等等。

這里插入一張圖片，大概