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，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。

漿料攪拌時間不夠，沒有完全攪拌開，

涂布時溫度太低，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。

輥壓時壓力過大，使極粉與集流體剝離。

輥壓時極片的放送方式不對，造成極片受力不均。

電池不良項目及成因

1.容量低

產(chǎn)生原因：

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.電解液電導率低;

f.正極與負極配片未配好;

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.分容時未充滿電;

k.正負極材料比容量小。

2.內(nèi)阻高

產(chǎn)生原因：

a.負極片與極耳虛焊;

b.正極片與極耳虛焊;

c.正極耳與蓋帽虛焊;

d.負極耳與殼虛焊;

e.鉚釘與壓板接觸內(nèi)阻大;

f.正極未加導電劑;

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

產(chǎn)生原因：

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.客戶未按要求點焊(客戶加工后的電芯);

e.毛刺;

f.微短路;

g.負極產(chǎn)生枝晶。

4.超厚

產(chǎn)生超厚的原因有以下幾點：

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;隔膜太厚)。

5.成因有以下幾點

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.負極比容量低;

d.正極附料多而負極附料少;

e.蓋帽漏氣，焊縫漏氣;

f.電解液分解，電導率降低。

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，或者有效焊點面積小;

b.連接片斷裂(連接片太短或與極片點焊時焊得太靠下)

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應(yīng)該是鋰離子電池的第一項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規(guī)定了非常嚴格的標準，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：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，專家們進行了非常嚴格、周密的電池安全設(shè)計，以達到電池安全考核指標。

1)隔膜135℃自動關(guān)斷保護：采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復合膜。在電池升溫達到120℃的情況下，復合膜兩側(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)電池蓋復合結(jié)構(gòu)：電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，當電池升溫，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

3)各種環(huán)境濫用試驗：進行各項濫用試驗，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。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學性能試驗，考察電池在實際使用環(huán)境下的性能情況。

鋰離子電池保護線路(PCM)

鋰離子電池至少需要三重保護-----過充電保護，過放電保護，短路保護，那么就應(yīng)而產(chǎn)生了其保護線路，那么這個保護線路針對以上三個保護要求而言：

過充電保護：過充電保護IC的原理為：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的內(nèi)壓上升，需終止充電狀態(tài)。此時，保護IC需檢測電池電壓，當?shù)竭_4.25V時(假設(shè)電池過充點為4.25V)即啟動過度充電保護，將功率MOS由開轉(zhuǎn)為切斷，進而截止充電。

過放電保護：過放電保護IC原理：為了防止鋰電池的過放電，假設(shè)鋰電池接上負載，當鋰電池電壓低于其過放電電壓檢測點(假定為2.5V)時將啟動過放電保護，使功率MOSFET由開轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹姡员苊怆姵剡^放電現(xiàn)象產(chǎn)生，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式，此時的電流僅0.1uA。當鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。另外，考慮到脈沖放電的情況，過放電檢測電路設(shè)有延遲時間。

鋰離子電池低容原因分析

1、壓實密度大;

2、極片附粉少;

3、斷片;

4、電解液量少;

5、化成不完全;

6、檢測容量充放電不完全;

7、潮濕度高(吸水);

8、電池儲存久;

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有腫脹現(xiàn)象，經(jīng)過分析與研究，發(fā)現(xiàn)主要有以下兩方面原因：

1.鋰離子嵌入帶來的厚度變化

電芯充電時鋰離子從正極脫出嵌入負極，引起負極層間距增大，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、溫度控制都會直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因為充電形成的高活性鋰碳化合物對水非常敏感，從而發(fā)生激烈的化學反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體造成電芯內(nèi)壓升高，增加了電芯的膨脹行為。所以在生產(chǎn)中，除了應(yīng)對極板嚴格除濕外，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,使所含的水蒸氣達到飽和狀態(tài)而開始凝結(jié)時的溫度)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率。

鋰離子電池正、負極活性材內(nèi)為何要加VGCF碳管?

1、不管正或負極活性材都會有膨脹收縮的問題，一般負極碳材有20%膨脹收縮率，而像LFP正極材料有6%膨脹收收率。當多次充放電中，其正、負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，導致電子與離子傳輸路徑斷續(xù)不連續(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碳管有很大的長徑比，即使正、負活性材膨脹收縮后，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間斷。

2、由于VGCF碳管微結(jié)構(gòu)是中空多管壁，可以讓正、負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是高強度纖維狀長徑比大之材料，可增加電極板的可撓性，正極或負極活性材顆粒間之黏接力或與極板間之黏接力更強，不會因撓曲而龜裂掉粉。

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

解剖電池時遇到些情況,下面羅列出來,不知道各位前輩對這些情況有何見解:

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.剛拆出來的負極片邊緣和內(nèi)層會是暗紫色，和極片中間部分顏色不一樣(中間是金黃色)?

4.為什么每次拆開的負極片頭部(第一小片)會有很多白色物質(zhì)，是不是鋰，為什么在那里這么多?

5.為什么短路以后正極片上面有銅，是不是負極的銅被電解過來，而且為什么是在正極頭部吸銅最多;

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

7.觀察正極料過量，是不是在負極片上滴水，看是否燃火。

答案搜索：(聲明沒有標準答案，以現(xiàn)場為主)

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

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

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：浸潤程度;

第四：負極片頭部(第一小片)會有很多白色物質(zhì)，其他地方要是沒有，就是你設(shè)計問題，是析鋰;

第五：這個問題不清楚，不知道你那什么情況，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，負極很明顯的，當然你要排除外因。

補充幾點:

1.隔膜局部發(fā)黃或有黑點，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，當然也有材料方面的可能;

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

這個還沒見過，一般點焊是瞬間的，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，你要是有個1000度一樣完蛋，爆炸的電池你可以看看，高溫膠紙也成灰了。