详解,三十三个高倍率聚合物锂电池制造工艺要点及其潜在问题

来源:高倍率聚合物锂电池   2019-08-01  阅读数:

  高倍率聚合物锂电池的广泛应用,使得其制造工艺成为了锂电池厂家生产的一大要点。这里我们着重分享高倍率聚合物锂电池的设计原则以及在实际生产制造过程中的一些关键控制要点,同时列出这些要点可能带来的潜在问题。

电池分类

高倍率聚合物锂电池设计原则

  一、高倍率聚合物锂电池容量即含量,正极活性物质的量决定容量。

高倍率聚合物锂电池容量

  二、高倍率聚合物锂电池正极过量会析出锂枝晶,易产生安全问题,所以负极比正极稍微过量。

高倍率聚合物锂电池正极

  三、高倍率聚合物锂电池电解液起到运输锂离子的作用,因此量必须保证。

  四、水分会消耗锂离子,影响容量,同时产生气体造成鼓壳;同时可能和电解质反应,影响电池的循环、平台等,所以高倍率聚合物锂电池不能有水分。

高倍率聚合物锂电池水分消耗锂离子

  五、高倍率聚合物锂电池过充时一方面损坏正极结构,影响寿命,另一方面析出锂枝晶,引起安全问题。

高倍率聚合物锂电池过充

  六、高倍率聚合物锂电池短路时产生极大电流可能会伤害人,而且容易引起电池的安全问题。

  电池短路瞬间电流:I=U/R=4.2/0.06=700A

  人体承受的正常电流:I=U/R=36/800=0.045A

  七、高倍率聚合物锂电池隔膜纸起着隔离的作用,一定不能破损,否则正、负极直接短路会带来安全问题。

高倍率聚合物锂电池隔膜纸

高倍率聚合物锂电池制造过程控制

  一、高倍率聚合物锂电池正负极材料热处理

  通过高温除去材料中的杂志和水分

  潜在问题:①温度偏高,正极材料结块;②温度偏低,水分和杂质去除不干净,导致所有水分引起的问题。

  二、高倍率聚合物锂电池搅拌

  使各种原材料充分分散

  潜在问题:①搅拌不均匀,引起电池局部不均匀,可能导致电池的容量、内阻和循环寿命的异常甚至安全问题;②搅拌过程中有杂质混入,影响电池性能

  三、高倍率聚合物锂电池拉浆

  使浆料均匀地涂覆在基体表面并烘干

  潜在问题:①拉浆厚度不稳定/拉浆机调试不到位,引起电池的局部不均匀,可能导致电池的容量和循环寿命的异常甚至安全问题;②温度不稳定,极片烘不干引起掉粉或过热影响极片的粘接性能

  四、高倍率聚合物锂电池刮粉

  将极片上无效位置和极耳位置的覆料刮除

  潜在问题:①刮粉尺寸不准,造成电池装配难度增加,甚至使正负极根本无法吻合,引起电池的安全问题;②刮伤基体,导致断片或形成毛刺,严重时会引起电池的安全问题

  五、高倍率聚合物锂电池对辊

  增加电极活性物质的密度并使表面平整

  潜在问题:①压力不足,辊压厚度不到位,装配困难,卷绕对位不准,严重时会引起安全问题;②辊面不平整,极片表面不光滑甚至毛刺,引起电池短路、自放电甚至出现安全问题

  六、高倍率聚合物锂电池分条

  按型号要求剪裁极片

  潜在问题:①切口有毛刺,引起电池短路、自放电,甚至出现安全问题;②极片出现弧形,装配困难,卷绕对位不准,严重时可能引起电池短路甚至安全问题

  七、高倍率聚合物锂电池正极焊接

  使极片和极耳良好连接在一起

  潜在问题:虚焊,电池短路或内阻偏大

  八、高倍率聚合物锂电池负极焊接

  使极片和极耳良好连接在一起

  潜在问题:铆接不牢,电池内阻增大甚至无穷大

  九、高倍率聚合物锂电池正负极贴胶纸

  封住极耳部位可能存在的毛刺

  潜在问题:贴的位置不当,露出毛刺或贴住活性材料,毛刺引起电池的短路或安全问题,正极活性物质被贴住会影响容量

  十、高倍率聚合物锂电池极片烘烤

  除去极片中的水分

  潜在问题:①温度过高,极片变脆,引起极片掉粉或电池短路,导致电池自放电大甚至安全问题;②温度过低,极片除水不净,导致电池容量低、内阻不稳定、循环差及尺寸异常

  十一、高倍率聚合物锂电池卷绕

  隔膜良好绝缘的基础上正负极良好的叠合

  潜在问题:①正负极片对位不齐,正极活性区域超出负极活性区域,具有安全隐患;②操作过程中隔膜受到损伤,导致电池短路或自放电大,甚至引起安全隐患

  十二、高倍率聚合物锂电池捏扁

  将圆卷芯折成方形卷芯

  潜在问题:捏扁时位置不对,使极耳偏离设计位置,引起套壳和盖板焊接困难

  十三、高倍率聚合物锂电池压扁

  使电池芯叠层紧密,方便套壳

  潜在问题:压力过大或过小,压力过大易导致电芯压坏短路,压力过小使电芯压不到位,影响下步操作

  十四、高倍率聚合物锂电池贴上下胶纸

  避免电池芯和壳体或盖板间的短路

  潜在问题:位置不当,在电池受外界震动或碰撞时不能完全避免电池的内部短路,容易出现安全问题

  十五、高倍率聚合物锂电池套壳

  将电芯完好无损地装电池壳中

  潜在问题:套破,使电池短路或自放电大,具有安全隐患

  十六、高倍率聚合物锂电池焊正极耳

  使正极耳和盖帽良好连接在一起

  潜在问题:虚焊,导致电池断路或内阻偏大

  十七、高倍率聚合物锂电池焊负极耳

  使负极耳和钢壳良好连接

  潜在问题:虚焊,导致电池断路或内阻偏大

  十八、高倍率聚合物锂电池点盖板

  固定盖帽方便焊接

  潜在问题:虚焊或炸火,虚焊会引起盖帽脱落,影响下步操作;炸火会导致外观不良

  十九、高倍率聚合物锂电池激光焊接

  使电池壳和盖帽无缝连接

  潜在问题:①焊接功率不稳定,容易出现焊接漏点,引起电池漏气或漏液;②焊接时有杂物炸火,引起电池漏气或漏液并影响电池外观;③焊接定位不良,导致电池焊接合格率低并影响电池外观

  二十、高倍率聚合物锂电池测气密性

  监测焊接效果

  潜在问题:出现漏检或误检,影响电池的注液并出现盖底板漏液

  二十一、高倍率聚合物锂电池烘电池

  除去电池中的水分

  潜在问题:①温度失控,温度偏高会损坏电池,温度过低会影响水分的去除,导致电池容量低、内阻不稳定、循环差及尺寸异常等问题;②抽真空时不达标,真空度不够会影响电池中水分的去除

  二十二、高倍率聚合物锂电池测短路

  检出短路电池

  潜在问题:漏检或误检,短路或微短路的电池都会出现自放电大的情况,严重时还会在充放电时出现爆炸

  二十三、高倍率聚合物锂电池注液

  真空状态下定量注入电解液

  潜在问题:①注液量不准,注液量过多会导致电池漏液或鼓包,过少会导致电池容量不足、内阻偏大、平台低及循环性差等问题;②注液时与外界隔离效果差,容易导致电池内含水量增加,引起电池容量低、内阻大、平台低及循环性差等问题

  二十四、高倍率聚合物锂电池储存

  使电解液充分渗透

  潜在问题:储存时环境控制不好,容易使电池吸水,引起电池各项性能异常

  二十五、高倍率聚合物锂电池预充

  使电池在小电流的状态下活化

  潜在问题:电流和时间控制不好。①电池充电不到位引起后续判断不准甚至电池鼓壳;②预充前后时间控制不当会使电池内含水量增加,引起电池容量低、内阻大、平台低及循环性差等问题

  二十六、高倍率聚合物锂电池测电压

  检测电池的自放电情况

  潜在问题:电压测量不准,对自放电电池鉴定出错,易在分容过程中出现爆炸的异常情况

  二十七、高倍率聚合物锂电池分容

  检测电池容量

  潜在问题:电流和时间控制不好。①放电电流不准,影响电池的分容精准度,出现误判现象;②恒压电压不准:

  a.电压偏高会导致电池过充,影响电池性能和分容准确度,极端时可能出现爆炸

  b.电压偏低会导致电池充电不足,影响电池分容的精准度

  二十八、高倍率聚合物锂电池储存

  检测电池的自放电情况

  潜在问题:温度对储存结果有影响

  二十九、高倍率聚合物锂电池抛光

  清理电池表面

  潜在问题:①抛光不良,影响电池的外观;②定点抛光时间过长,电池过热影响电池的各项性能

  三十、高倍率聚合物锂电池测电压

  检测电池的自放电情况

  潜在问题:测量不准,有自放电较大电池混入下一工序,电池在使用过程中可能出现安全问题

  三十一、高倍率聚合物锂电池单充电

  将电池荷电50%

  潜在问题:电压控制不准,容易引起出货时的误判

  三十二、高倍率聚合物锂电池点胶

  加强电池封口处的密封性

  潜在问题:胶水配置不当或操作不当,影响电池的外观

  三十三、高倍率聚合物锂电池出货测电压

  检测电池的自放电情况

  潜在问题:测量不准,有自放电较大电池直接出货,在使用过程中可能出现安全问题