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幾個你一定想知道答案的鋰電池生產技術問題!

日期:2018-07-24 08:58  瀏覽量:

  1、鋰電池製片過程掉粉的分析與討論

  極片掉粉目前鈷酸鋰的生產工藝,基本上不會掉粉,掉粉的可能性在生產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,使粘接劑結構受到破壞;

  ※漿料攪拌時間不夠,沒有完全攪拌開;

  ※塗布時溫度太低,極片未烘幹;

  ※塗布量不均勻,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;

  ※輥壓時極片放送方式不對,造成極片受力不均。

  2、電池不良項目及成因

  01 容量低

  產生原因:

  a. 附料量偏少; b. 極片兩麵附料量相差較大; 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(未烘幹或電解液未滲透); j. 分容時未充滿電; k. 正負極材料比容量小。

  02 內阻高

  產生原因:

  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. 鉚釘與壓板接觸內阻大; f. 正極未加導電劑; g. 電解液沒有鋰鹽; h. 電池曾經發生短路; i. 隔膜紙孔隙率小。

  03 電壓低

  產生原因:

  a. 副反應(電解液分解;正極有雜質;有水); b. 未化成好; c. 客戶的線路板漏電; d. 客戶未按要求點焊(客戶加工後的電芯); e. 毛刺; f. 微短路; g. 負極產生枝晶。

  04 超厚

  產生超厚的原因有以下幾點:

  a. 焊縫漏氣; b. 電解液分解; c. 未烘幹水分; d. 蓋帽密封性差; e. 殼壁太厚; f. 殼太厚; g. 卷芯太厚。

  05 爆炸

  爆炸的原因有以下幾點:

  a. 分容櫃有故障(造成過充); b. 隔膜閉合效應差; c. 內部短路。

  06 短路

  原因有以下幾點:

  a. 料塵; b. 裝殼時裝破; c. 尺刮(小隔膜紙太小或未墊好); d. 卷繞不齊; e. 沒包好; f. 隔膜有洞; g. 毛刺。

  3、鋰離子電池的安全特性

  鋰電池已非常廣泛的應用於人們的日常生活中,所以它的安全性能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對於鋰離子電池安全性能的考核指標,國際上規定了非常嚴格的標準,合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿足一下條件。

  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)平板衝擊: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、周密的電池安全設計,以達到電池安全考核指標。

  1)隔膜135℃自動關斷保護:采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層複合膜。在電池升溫達到120℃的情況下,複合膜兩側的PE膜孔閉合,電池內阻增大,電池內部形成大麵積斷路,電池不再升溫。

  2)電池蓋複合結構:電池蓋采用刻痕防爆結構,當電池升溫,壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

  3)各種環境濫用試驗:進行各項濫用試驗,如外部短路、過充、針刺、平板衝擊、焚燒等,考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度衝擊試驗和振動、跌落、衝擊等力學性能試驗,考察電池在實際使用環境下的性能情況。

  4、鋰離子電池保護線路(PCM)

  鋰電池至少需要三重保護-----過充電保護,過放電保護,短路保護,那麼就應而產生了其保護線路,那麼這個保護線路針對以上三個保護要求而言:

  過充電保護: 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壓上升,需終止充電狀態。此時,保護IC需檢測電池電壓,當到達4.25V時即啟動過度充電保護,將功率MOS由開轉為切斷,進而截止充電。

  過放電保護:為了防止鋰電池的過放電,假設鋰電池接上負載,當鋰電池電壓低於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 由開轉變為切斷而截止放電,以避免電池過放電現象產生,並將電池保持在低靜態電流的待機模式,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於過度放電電壓時,過度放電保護功能方可解除。

  5、電芯膨脹原因及控製

  鋰離子電芯在製造和使用過程中往往會有腫脹現象,經過分析與研究,發現主要有以下兩方麵原因:

  01 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,而出現膨脹,一般而言,電芯越厚,其膨脹量越大。

  02 工藝控製不力引起的膨脹

  在製造過程中,如漿料分散、C/A比離散性、溫度控製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,從而發生激烈的化學反應。反應產生的氣體造成電芯內壓升高,增加了電芯的膨脹行為。

  所以在生產中,除了應對極板嚴格除濕外,在注液過程中更應采用除濕設備,保證空氣的幹燥度為HR2%,在非常幹燥的條件下,並采取真空注液,極大地降低了極板和電解液的吸水機率。

  6、鋰電池正、負極活性材內為何要加VGCF碳管?

  1、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不連續相,成為死的活性材,不再參與電極反應。因此循環使用壽命下降。VGCF碳管有很大的長徑比,即使正、負活性材膨脹收縮後,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、由於VGCF碳管微結構是中空多管壁,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,有利於高倍率充放電。

  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係數,利於散熱。


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