1、鋰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(huì)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(shí)間不夠，沒有完全攪拌開;

※涂布時(shí)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(shí)壓力過大，使極粉與集流體剝離;

※輥壓時(shí)極片放送方式不對(duì)，造成極片受力不均。

2、電池不良項(xiàng)目及成因

01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(fù)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(shí)未充滿電;k.正負(fù)極材料比容量小。

02內(nèi)阻高

產(chǎn)生原因：

a.負(fù)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(fù)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。

03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;c.客戶的線路板漏電;d.客戶未按要求點(diǎn)焊(客戶加工后的電芯);e.毛刺;f.微短路;g.負(fù)極產(chǎn)生枝晶。

04超厚

產(chǎn)生超厚的原因有以下幾點(diǎn)：

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。

05爆炸

爆炸的原因有以下幾點(diǎn)：

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。

06短路

原因有以下幾點(diǎn)：

a.料塵;b.裝殼時(shí)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。

3、鋰離子電池的安全特性

鋰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(duì)應(yīng)該是鋰離子電池的第一項(xiàng)考核指標(biāo)。對(duì)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(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，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(yàn)：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(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

1)隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)：采用國際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)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(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。

3)各種環(huán)境濫用試驗(yàn)：進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，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(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。

4、鋰離子電池保護(hù)線路(PCM)

鋰電池至少需要三重保護(hù)-----過充電保護(hù)，過放電保護(hù)，短路保護(hù)，那么就應(yīng)而產(chǎn)生了其保護(hù)線路，那么這個(gè)保護(hù)線路針對(duì)以上三個(gè)保護(hù)要求而言：

過充電保護(hù)：當(dāng)外部充電器對(duì)鋰電池充電時(shí)，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(shí)，保護(hù)IC需檢測電池電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時(shí)即啟動(dòng)過度充電保護(hù)，將功率MOS由開轉(zhuǎn)為切斷，進(jìn)而截止充電。

過放電保護(hù)：為了防止鋰電池的過放電，假設(shè)鋰電池接上負(fù)載，當(dāng)鋰電池電壓低于其過放電電壓檢測點(diǎn)(假定為2.5V)時(shí)將啟動(dòng)過放電保護(hù)，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(jī)模式，此時(shí)的電流僅0.1uA。當(dāng)鋰電池接上充電器，且此時(shí)鋰電池電壓高于過度放電電壓時(shí)，過度放電保護(hù)功能方可解除。

5、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(huì)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：

01鋰離子嵌入帶來的厚度變化

電芯充電時(shí)鋰離子從正極脫出嵌入負(fù)極，引起負(fù)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。

02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(huì)直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因?yàn)槌潆娦纬傻母呋钚凿囂蓟衔飳?duì)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(duì)極板嚴(yán)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%，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(jī)率。

6、鋰電池正、負(fù)極活性材內(nèi)為何要加VGCF碳管?

1、當(dāng)多次充放電中，其正、負(fù)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(fù)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(huì)間斷。

2、由于VGCF碳管微結(jié)構(gòu)是中空多管壁，可以讓正、負(fù)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(qiáng)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(fù)極活性材顆粒間之黏接力或與極板間之黏接力更強(qiáng)，不會(huì)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(fù)極的導(dǎo)熱系數(shù)，利于散熱。