這些鋰電池廠家?guī)淼匿囯姵厣a(chǎn)技術(shù),你知道幾條?
一、鋰電池制片過程掉粉的分析與討論
鋰電池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:
1.配方比例不當(dāng),如粘接劑太少,容劑少致使攪拌不均勻;
2.粘接劑烘烤溫度過高,使粘接劑結(jié)構(gòu)受到破壞;
3.漿料攪拌時(shí)間不夠,沒有完全攪拌開;
4.涂布時(shí)溫度太低,極片未烘干;
5.涂布量不均勻,厚度差異太大;
6.極片在輥壓前未烘烤,在空氣中大量吸收水份;
7.輥壓時(shí)壓力過大,使極粉與集流體剝離;
8.輥壓時(shí)極片放送方式不對(duì),造成極片受力不均。
二、鋰電池不良項(xiàng)目及成因
1.容量低
產(chǎn)生原因:
①附料量偏少;
②極片兩面附料量相差較大;
③極片斷裂;
④電解液少;
⑤電解液電導(dǎo)率低;
⑥正極與負(fù)極配片未配好;
⑦隔膜孔隙率小;
⑧膠粘劑老化→附料脫落;
⑨卷芯超厚(未烘干或電解液未滲透);
⑩分容時(shí)未充滿電;
?正負(fù)極材料比容量小。
2.內(nèi)阻高
產(chǎn)生原因:
①負(fù)極片與極耳虛焊;
②正極片與極耳虛焊;
③正極耳與蓋帽虛焊;
④負(fù)極耳與殼虛焊;
⑤鉚釘與壓板接觸內(nèi)阻大;
⑥正極未加導(dǎo)電劑;
⑦電解液沒有鋰鹽;
⑧電池曾經(jīng)發(fā)生短路;
⑨隔膜紙孔隙率小。
3.電壓低
產(chǎn)生原因:
①副反應(yīng)(電解液分解;正極有雜質(zhì);有水);
②未化成好;
③客戶的線路板漏電;
④客戶未按要求點(diǎn)焊(客戶加工后的電芯);
⑤毛刺;
⑥微短路;
⑦負(fù)極產(chǎn)生枝晶。
4.超厚
產(chǎn)生超厚的原因有以下幾點(diǎn):
①焊縫漏氣;
②電解液分解;
③未烘干水分;
④蓋帽密封性差;
⑤殼壁太厚;
⑥殼太厚;
⑦卷芯太厚。
5.爆炸
爆炸的原因有以下幾點(diǎn):
①分容柜有故障(造成過充);
②隔膜閉合效應(yīng)差;
③內(nèi)部短路。
6.短路
原因有以下幾點(diǎn):
①料塵;
②裝殼時(shí)裝破;
③尺刮(小隔膜紙?zhí)』蛭磯|好);
④卷繞不齊;
⑤沒包好;
⑥隔膜有洞;
⑦毛刺。
三、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。
四、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。
五、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:
1.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。
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(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。
六、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。
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