鉅大LARGE | 點擊量:1479次 | 2019年04月08日
幾個實用的鋰電池生產(chǎn)技術(shù)問題!
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(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。
漿料攪拌時間不夠,沒有完全攪拌開,
涂布時溫度太低,極片未烘干。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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(dǎo)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(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
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(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(biāo)。對于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo),國際上規(guī)定了非常嚴格的標(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: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(biāo)。
1)隔膜135℃自動關(guān)斷保護:采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達到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(xué)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(dāng)外部充電器對鋰電池充電時,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,保護IC需檢測電池電壓,當(dāng)?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(dāng)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(dāng)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(xué)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(dāng)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(dǎo)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(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,也提高正極或負極的導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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。
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