工程師經(jīng)驗(yàn)解答鋰電池生產(chǎn)十大問(wèn)題！
時(shí)間:2020-05-12 09:09來(lái)源:鋰電聯(lián)盟會(huì)長(zhǎng) 作者:綜合報(bào)道
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以下匯總工程師經(jīng)驗(yàn)解答的鋰電池生產(chǎn)十大問(wèn)題。
一、負(fù)極涂布出現(xiàn)針孔的原因是什么？是材料沒(méi)有分散好的原因麼？有沒(méi)有可能是材料粒度分布不好的原因？
針孔的出現(xiàn)應(yīng)該有以下幾個(gè)因素會(huì)造成：1.箔材不潔凈；2.導(dǎo)電劑未分散；3.負(fù)極主體材料未分散；4.配方中有些成分中有雜質(zhì)；5.導(dǎo)電劑顆粒不均勻，分散困難；6.負(fù)極顆粒不均勻，分散困難；7.配方材料本身存在質(zhì)量問(wèn)題；8.攪拌鍋未清洗干凈，造成鍋內(nèi)有干粉殘留。具體哪些原因，自己去過(guò)程監(jiān)控分析一下便可。
另外關(guān)于隔膜黑斑我在多年前就遇到過(guò)，我先簡(jiǎn)單解答一下，不對(duì)地方請(qǐng)指正。據(jù)分析，確定了黑斑是由于電池極化放電引起隔膜局部高溫，負(fù)極粉粘結(jié)到隔膜上而引起的，而極化放電是由于材料和工藝原因，電池卷芯內(nèi)存在有活性物質(zhì)附粉，造成電池化成充電后產(chǎn)生極化放電。要避免以上問(wèn)題，首先要采用合適的和漿工藝解決活性物質(zhì)與金屬集體的粘結(jié)，在電池極板制做、電池裝配中避免人為造成的脫粉。
在涂布過(guò)程中加入一些不影響電池性能的添加劑確實(shí)可以改善極片的某些性能。當(dāng)然，在電解液里面加入這些成分，可以達(dá)到鞏固之功效。隔膜局部高溫，是由于極片的不均勻性造成，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是屬于微短路，微短路會(huì)造成局部高溫，可能造成負(fù)極的脫粉。
二、電池內(nèi)阻過(guò)大的原因有哪些？
工藝方面:
1.正極配料導(dǎo)電劑過(guò)少（材料與材料之間導(dǎo)電性不好，因?yàn)殇団挶旧淼膶?dǎo)電性非常差）
2.正極配料粘結(jié)劑過(guò)多。（粘結(jié)劑一般都是高分子材料，絕緣性能較強(qiáng)）
3.負(fù)極配料粘結(jié)劑過(guò)多。（粘結(jié)劑一般都是高分子材料，絕緣性能較強(qiáng)）
4.配料分散不均勻。
5.配料時(shí)粘結(jié)劑溶劑不完全。（不能完全溶于NMP、水）
6.涂布拉漿面密度設(shè)計(jì)過(guò)大。（離子遷移距離大）
7.壓實(shí)密度太大，輥壓過(guò)實(shí)。（輥壓過(guò)死，活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)有的遭到破壞）
8.正極耳焊接不牢，出現(xiàn)虛焊接。
9.負(fù)極耳焊接或鉚接不牢，出現(xiàn)虛焊，脫焊。
10.卷繞不緊，卷芯松弛。（使正負(fù)極片間的距離增大）
11.正極耳與殼體焊接不牢固。
12.負(fù)極極耳與極柱焊接不牢。
13.電池烘烤溫度過(guò)高，隔膜收縮。（隔膜孔徑縮小）
14.注液量過(guò)少（導(dǎo)電率降低，循環(huán)后內(nèi)阻增大快�。�
15.注液后擱置時(shí)間太短，電解液未充分浸潤(rùn)
16.化成時(shí)未完全活化。
17.化成過(guò)程電解液外漏太多。
18.生產(chǎn)過(guò)程水分控制不嚴(yán)格，電池膨脹。
19.電池充電電壓設(shè)置過(guò)高，造成過(guò)充。
20.電池貯存環(huán)境不合理。
材料方面:
21.正極材料電阻大。（導(dǎo)電性差，如如磷酸鐵鋰）
22.隔膜材料影響（隔膜厚度、孔隙率小、孔徑�。�
23.電解液材料影響。（電導(dǎo)率小、粘度大）
24.正極PVDF材料影響。（量多或者分子量大）
25.正極導(dǎo)電劑材料影響。（導(dǎo)電性差，電阻高）
26.正負(fù)極極耳材料影響（厚度薄導(dǎo)電性差，厚度不均，材料純度差）
27.銅箔，鋁箔材料導(dǎo)電性差或表面有氧化物。
28.蓋板極柱鉚接接觸內(nèi)阻偏大。
29.負(fù)極材料電阻大。其他方面
30.內(nèi)阻測(cè)試儀器偏差。
31.人為操作。
三、電極片涂的不均勻，請(qǐng)問(wèn)，應(yīng)注意那些問(wèn)題？
這個(gè)問(wèn)題是比較常見(jiàn)的，本來(lái)解決起來(lái)比較容易，但是許多涂布工作人員不善于總結(jié)，造成把一些存在的問(wèn)題點(diǎn)默認(rèn)為正常的，無(wú)法避免的現(xiàn)象。首先要清楚知道，影響面密度的因素和影響面密度穩(wěn)定值的因素，才可以有針對(duì)性解決問(wèn)題。
影響涂布面密度的因素有：
1.材料本身因素
2.配方
3.攪拌混料
4.涂布環(huán)境
5.刀口
6.漿料粘度
7.極片走速
8.地表水平度
9.涂布機(jī)精度
10.烤箱風(fēng)力
11.涂布張力等等...
影響極片均勻性的因素：
1.漿料質(zhì)量
2.漿料粘度
3.走速
4.箔材張力
5.張力平衡方式
6.涂布牽引長(zhǎng)度
7.噪音
8.地表平整度
9.刀口平整度
10.箔材平整度等等...
以上還只是列出了一些因素，具體還要自己分析原因，有針對(duì)性排除造成面密度異常的因素。
四、請(qǐng)教， 正負(fù)極的集流體分別用鋁箔和銅箔，有什么特別的原因嗎？反過(guò)來(lái)用有什么問(wèn)題嗎？看到不少文獻(xiàn)直接用不銹鋼網(wǎng)的，有區(qū)別嗎？
1、采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會(huì)有利于粘結(jié))，也相對(duì)常見(jiàn)比較廉價(jià)，同時(shí)兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。
2、銅表面氧化層屬于半導(dǎo)體，電子導(dǎo)通，氧化層太厚，阻抗較大；而鋁表面氧化層氧化鋁屬絕緣體，氧化層不能導(dǎo)電，但由于其很薄，通過(guò)隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子電導(dǎo)，若氧化層較厚，鋁箔導(dǎo)電性級(jí)差，甚至絕緣。一般集流體在使用前最好要經(jīng)過(guò)表面清洗，一方面洗去油污，同時(shí)可除去厚氧化層。
3、正極電位高，鋁薄氧化層非常致密，可防止集流體氧化。而銅箔氧化層較疏松些，為防止其氧化，電位比較低較好，同時(shí)Li難與Cu在低電位下形成嵌鋰合金，但是若銅表面大量氧化，在稍高電位下Li會(huì)與氧化銅發(fā)生嵌鋰發(fā)應(yīng)。AL箔不能用作負(fù)極,低電位下會(huì)發(fā)生LiAl合金化。
4、集流體要求成分純。AL的成分不純會(huì)導(dǎo)致表面膜不致密而發(fā)生點(diǎn)腐蝕，更甚由于表面膜的破壞導(dǎo)致生成LiAl合金。銅網(wǎng)用硫酸氫鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，鋁網(wǎng)用氨鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，再噴網(wǎng)導(dǎo)電效果好。
五、有個(gè)問(wèn)題請(qǐng)教。我們?cè)跍y(cè)卷心短路時(shí)，采用的電池短路測(cè)試儀，電壓多高時(shí)，可以準(zhǔn)確測(cè)試出短路電芯，還有，短路測(cè)試儀的高電壓擊穿原理是什么樣的，期待你詳細(xì)解說(shuō)，謝謝！
用多高的電壓來(lái)測(cè)電芯短路，和以下幾個(gè)因素有關(guān)：
1.貴公司的工藝水平；
2.電池本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.電池的隔膜材料
4.電池的用途
不同的公司采用的電壓不太一樣，不過(guò)很多公司都是不管型號(hào)大小容量高低清一色用同一電壓的。以上幾個(gè)因素按照從重到輕的順序可以這樣排列：1>4>3>2，即是說(shuō)，貴公司的工藝水平?jīng)Q定短路電壓大小。
擊穿原理簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是由于在極片與隔膜間，如果存在一些潛在短路的因素，如粉塵，顆粒，較大隔膜孔，毛刺等，我們可以稱之為薄弱環(huán)節(jié)。在固定的，較高的電壓下，這些薄弱的環(huán)節(jié)使得正負(fù)極片間的接觸內(nèi)阻要比其它地方要小，容易電離空氣產(chǎn)生電�。换蛘呤钦�(fù)極已經(jīng)短路，接觸點(diǎn)較小，在高壓條件下，這些小接觸點(diǎn)瞬間有大電流通過(guò)，電能瞬間轉(zhuǎn)換成熱能，造成隔膜融化或瞬間擊穿。
六、材料粒徑大小對(duì)放電電流影響是怎么樣的？期待回復(fù)，謝謝！
簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，粒徑越小，導(dǎo)電性越好，粒徑越大，導(dǎo)電性越差，自然地，高倍率材料一般都是高結(jié)構(gòu)小顆粒高導(dǎo)電性的。
只是從理論上分析，實(shí)際如何實(shí)現(xiàn)，那只能讓做材料的朋友來(lái)解釋，提高小粒徑材料的導(dǎo)電能力是一件很困難的事情，特別是納米級(jí)材料，而且小顆粒的材料壓實(shí)會(huì)比較小，即體積容量小。
七、請(qǐng)問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題，我們的正負(fù)極極片在對(duì)輥后，烘烤12小時(shí)存放一天反彈了10um，為什么會(huì)有這么大的反彈呢？
有兩個(gè)最本質(zhì)的影響因素：材料和工藝。
1. 材料的性能決定了反彈系數(shù)，不同的材料反彈系數(shù)不一樣；同一種材料，不同的配方，反彈系數(shù)不同；同一材料，同一配方，壓片厚度不一樣，反彈系數(shù)不同；
2. 如果過(guò)程工序控制不好，也會(huì)造成反彈。存放時(shí)間，溫度，壓力，濕度，堆積方式，內(nèi)應(yīng)力，設(shè)備等等。
八、圓柱電池漏液?jiǎn)栴}怎么解決？
圓柱為閉口化成，在注液后封口，因此，封口自然就成為圓柱封口的難點(diǎn)目前圓柱電池封口大概有以下幾種方式：
1.激光焊封口
2.密封圈封口
3.膠水封口
4.超聲波振動(dòng)封口
5.以上幾種封口類型兩種或兩種以上的組合
6.其它封口方式
漏液的幾種引起因素：
1.封口不牢造成漏液，通常有封口處變形，封口處被污染，屬于封口不良。
2.封口的穩(wěn)定性也是一個(gè)因素，即封口時(shí)檢驗(yàn)合格，但是封口處容易被破壞，造成漏液。
3.化成或測(cè)試時(shí)產(chǎn)氣，達(dá)到封口可承受的最大應(yīng)力，沖擊封口，造成漏液。與第2 點(diǎn)的區(qū)別是，第2點(diǎn)屬于不良品漏液，第3點(diǎn)屬破壞型漏液，即封口合格，只是內(nèi)壓過(guò)大使封口破壞。
4.其它漏液方式。
具體怎么解決，要看引起漏液的原因，只要找出原因，就容易解決了，難就難在原因不好找，因?yàn)閳A柱的封口效果比較難檢驗(yàn)，大多屬破壞類型，用于抽檢。
九、我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)，電解液都是過(guò)量的，請(qǐng)問(wèn)在不溢出的情況下，電解液過(guò)量對(duì)電池性能有影響嗎？
不溢出？有好幾種情況：
1.電解液剛剛好
2.電解液略有過(guò)量
3.電解液大量過(guò)量，但是未達(dá)極限
4.電解液大量過(guò)量，已經(jīng)接近極限
5.已經(jīng)滿到極限，可以封口
第一種情況是理想情況，沒(méi)有什么問(wèn)題。
第二種情況嘛，略有過(guò)量有時(shí)是一個(gè)精度問(wèn)題，有時(shí)是一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題，一般會(huì)設(shè)計(jì)過(guò)量一些。
第三種情況，也沒(méi)有什么問(wèn)題，只是浪費(fèi)點(diǎn)成本。
第四種情況就有點(diǎn)危險(xiǎn)。因?yàn)殡姵卦谑褂没驕y(cè)試過(guò)程中，會(huì)由于各種原因：造成電解液分解，產(chǎn)生部分氣體；電池發(fā)熱，產(chǎn)生熱脹；以上兩種情況很容易造成電池的鼓殼（也可以叫變形）或漏液，增加了電池的安全隱患。
第五種情況，其實(shí)是第四種情況的加強(qiáng)版，危險(xiǎn)性就更大了。
再說(shuō)夸張一些，液態(tài)也可以成為電池的。即是將正負(fù)極同時(shí)插入裝有大量電解液的容器中（比如說(shuō)500ML燒杯），此時(shí)，對(duì)正負(fù)極可以進(jìn)行充放電，也是一個(gè)電池，那這里的電解液過(guò)量就不是一點(diǎn)點(diǎn)了。電解液只是一個(gè)導(dǎo)電的媒介。但是電池的體積是有限的，在有限的體積內(nèi)，自然要考慮空間利用和形變的問(wèn)題。
十、注液量偏少，電池分容后會(huì)導(dǎo)致鼓殼嗎？
只能說(shuō)不一定，要看注液量少到什么程度。
1.如果電芯被電解液完全浸潤(rùn)，但是并無(wú)殘留，此時(shí)分容后電池不會(huì)鼓殼；
2.如果電芯被電解液完全浸潤(rùn)，有少部分殘留，但是比貴公司的要求注液量要少一些（當(dāng)然這個(gè)要求并不一定是最佳值，略有偏差），此時(shí)分容電池不會(huì)鼓殼；
3.如果電芯被電解液完全浸潤(rùn)，有大量電解液殘留，但是貴公司對(duì)注液量的要求比實(shí)際偏高，此時(shí)所謂的注液量不足只是一個(gè)公司的概念，而并不能真實(shí)反應(yīng)電池的實(shí)際注液量的合適程度，分容電池不鼓殼；
4.實(shí)質(zhì)性的注液量不足。這也是看程度而言。如果電解液勉強(qiáng)能夠浸潤(rùn)電芯，分容后可能鼓殼，也可能不鼓，只是分容電池鼓殼的機(jī)率大一些；
如果電芯的注液量出現(xiàn)嚴(yán)重不足的情況，那么，電池在化成時(shí)的電能并不能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，此時(shí)，分容電芯的鼓殼的機(jī)率幾乎是100%。
那么，就可以做如下總結(jié)：假設(shè)電池的實(shí)際最佳注液量為Mg，以注液量偏小，分以下幾種情況：
1.注液量=M：電池正常
2.注液量略小于M：電池分容不鼓殼，容量可能正常，也可能略低于設(shè)計(jì)值，循環(huán)鼓殼機(jī)率增大，循環(huán)性能變差；
3.注液量遠(yuǎn)小于M：電池分容鼓殼率相當(dāng)高，電池出現(xiàn)低容，循環(huán)穩(wěn)定性極差，一般幾十周容量即低于80%
4.M=0,電池不鼓殼，無(wú)容量。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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鋰電池
鋰電池生產(chǎn)
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