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.漿料攪拌時間不夠，沒有完全攪拌開；

　　4.涂布時溫度太低，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.輥壓時壓力過大，使極粉與集流體剝離；

　　8.輥壓時極片放送方式不對，造成極片受力不均。

二、鋰電池不良項目及成因

　　1.容量低

　　產(chǎn)生原因：

　?、俑搅狭科?；

　?、跇O片兩面附料量相差較大；

　　③極片斷裂；

　　④電解液少；

　?、蓦娊庖弘妼?dǎo)率低；

　?、拚龢O與負極配片未配好；

　　⑦隔膜孔隙率小；

　　⑧膠粘劑老化→附料脫落；

　?、峋硇境?未烘干或電解液未滲透)；

　?、夥秩輹r未充滿電；

　　?正負極材料比容量小。

　　2.內(nèi)阻高

　　產(chǎn)生原因：

　?、儇摌O片與極耳虛焊；

　?、谡龢O片與極耳虛焊；

　　③正極耳與蓋帽虛焊；

　　④負極耳與殼虛焊；

　?、葶T釘與壓板接觸內(nèi)阻大；

　?、拚龢O未加導(dǎo)電劑；

　?、唠娊庖簺]有鋰鹽；

　?、嚯姵卦?jīng)發(fā)生短路；

　?、岣裟ぜ埧紫堵市?。

　　3.電壓低

　　產(chǎn)生原因：

　?、俑狈磻?yīng)(電解液分解；正極有雜質(zhì)；有水)；

　　②未化成好；

　?、劭蛻舻木€路板漏電；

　?、芸蛻粑窗匆簏c焊(客戶加工后的電芯)；

　　⑤毛刺；

　?、尬⒍搪?；

　?、哓摌O產(chǎn)生枝晶。

　　4.超厚

　　產(chǎn)生超厚的原因有以下幾點：

　?、俸缚p漏氣；

　?、陔娊庖悍纸猓?/span>

　　③未烘干水分；

　?、苌w帽密封性差；

　?、輾け谔?；

　　⑥殼太厚；

　?、呔硇咎?。

　　5.爆炸

　　爆炸的原因有以下幾點：

　?、俜秩莨裼泄收?造成過充)；

　　②隔膜閉合效應(yīng)差；

　?、蹆?nèi)部短路。

　　6.短路

　　原因有以下幾點：

　?、倭蠅m；

　?、谘b殼時裝破；

　　③尺刮(小隔膜紙?zhí)』蛭磯|好)；

　　④卷繞不齊；

　?、輿]包好；

　?、薷裟び卸矗?/span>

　　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應(yīng)該是鋰離子電池的第一項考核指標(biāo)。對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：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，專家們進行了非常嚴格、周密的電池安全設(shè)計，以達到電池安全考核指標(biāo)。

　　1.隔膜135℃自動關(guān)斷保護：采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達到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，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

　　3.各種環(huán)境濫用試驗：進行各項濫用試驗，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。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗，考察電池在實際使用環(huán)境下的性能情況。

四、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，那么就應(yīng)而產(chǎn)生了其保護線路，那么這個保護線路針對以上三個保護要求而言：

　　過充電保護： 當(dāng)外部充電器對鋰電池充電時，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，保護IC需檢測電池電壓，當(dāng)?shù)竭_4.25V時即啟動過度充電保護，將功率MOS由開轉(zhuǎn)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(shè)鋰電池接上負載，當(dāng)鋰電池電壓低于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(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)電流的待機模式，此時的電流僅 0.1uA。當(dāng)鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。

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

　　電芯充電時鋰離子從正極脫出嵌入負極，引起負極層間距增大，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(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)對極板嚴格除濕外，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率。

六、鋰電池正、負極活性材內(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間斷。

　　2. 由于VGCF碳管微結(jié)構(gòu)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，有利于高倍率充放電。

　　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(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，也提高正極或負極的導(dǎo)熱系數(shù)，利于散熱。

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