一、鋰電池制片過(guò)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(guò)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(guò)高，使粘接劑結(jié)構(gòu)受到破壞；

　　3.漿料攪拌時(shí)間不夠，沒(méi)有完全攪拌開(kāi)；

　　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(guò)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(mǎn)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(méi)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(hù)的線(xiàn)路板漏電；

　　④客戶(hù)未按要求點(diǎn)焊(客戶(hù)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(guò)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(méi)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(guó)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(mǎn)足一下條件。

　　1.短路：不起火，不爆炸;

　　2.過(guò)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(zhuān)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(guó)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(guò)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(xiàn)路(PCM)

　　鋰電池至少需要三重保護(hù)-----過(guò)充電保護(hù)，過(guò)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(xiàn)路，那么這個(gè)保護(hù)線(xiàn)路針對(duì)以上三個(gè)保護(hù)要求而言：

　　過(guò)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(cè)電池電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時(shí)即啟動(dòng)過(guò)度充電保護(hù)，將功率MOS由開(kāi)轉(zhuǎn)為切斷，進(jìn)而截止充電。

　　過(guò)放電保護(hù)：為了防止鋰電池的過(guò)放電，假設(shè)鋰電池接上負(fù)載，當(dāng)鋰電池電壓低于其過(guò)放電電壓檢測(cè)點(diǎn)(假定為 2.5V)時(shí)將啟動(dòng)過(guò)放電保護(hù)，使功率 MOSFET 由開(kāi)轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹姡员苊怆姵剡^(guò)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(guò)度放電電壓時(shí)，過(guò)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(guò)程中往往會(huì)有腫脹現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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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