2019-10-08

资深工程师解答锂电池生产五大问题！

一、负极涂布出现针孔的原因是什么？是材料没有分散好的原因麽？有没有可能是材料粒度分布不好的原因？

针孔的出现应该有以下几个因素会造成：

1.箔材不洁净；

2.导电剂未分散；

3.负极主体材料未分散；

4.配方中有些成分中有杂质；

5.导电剂颗粒不均匀，分散困难；

6.负极颗粒不均匀，分散困难；

7.配方材料本身存在质量问题；

8.搅拌锅未清洗干净，造成锅内有干粉残留。

具体哪些原因，自己去过程监控分析一下便可。

另外关于隔膜黑斑我在多年前就遇到过，我先简单解答一下，不对地方请指正。据分析，确定了黑斑是由于电池极化放电引起隔膜局部高温，负极粉粘结到隔膜上而引起的，而极化放电是由于材料和工艺原因，电池卷芯内存在有活性物质附粉，造成电池化成充电后产生极化放电。要避免以上问题，首先要采用合适的和浆工艺解决活性物质与金属集体的粘结，在电池极板制做、电池装配中避免人为造成的脱粉。 

在涂布过程中加入一些不影响电池性能的添加剂确实可以改善极片的某些性能。当然，在电解液里面加入这些成分，可以达到巩固之功效。隔膜局部高温，是由于极片的不均匀性造成，严格来说是属于微短路，微短路会造成局部高温，可能造成负极的脱粉。

二、电池内阻过大的原因有哪些？

工艺方面:

1.正极配料导电剂过少（材料与材料之间导电性不好，因为锂钴本身的导电性非常差）

2.正极配料粘结剂过多。（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）

3.负极配料粘结剂过多。（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）

4.配料分散不均匀。

5.配料时粘结剂溶剂不完全。（不能完全溶于NMP、水）

6.涂布拉浆面密度设计过大。（离子迁移距离大）

7.压实密度太大，辊压过实。（辊压过死，活性物质结构有的遭到破坏）

8.正极耳焊接不牢，出现虚焊接。

9.负极耳焊接或铆接不牢，出现虚焊，脱焊。

10.卷绕不紧，卷芯松弛。（使正负极片间的距离增大）

11.正极耳与壳体焊接不牢固。

12.负极极耳与极柱焊接不牢。

13.电池烘烤温度过高，隔膜收缩。（隔膜孔径缩小）

14.注液量过少（导电率降低，循环后内阻增大快！）

15.注液后搁置时间太短，电解液未充分浸润

16.化成时未完全活化。

17.化成过程电解液外漏太多。

18.生产过程水分控制不严格，电池膨胀。

19.电池充电电压设置过高，造成过充。

20.电池贮存环境不合理。

材料方面:

21.正极材料电阻大。（导电性差，如如磷酸铁锂）

22.隔膜材料影响（隔膜厚度、孔隙率小、孔径小）

23.电解液材料影响。（电导率小、粘度大）

24.正极PVDF材料影响。（量多或者分子量大）

25.正极导电剂材料影响。（导电性差，电阻高）

26.正负极极耳材料影响（厚度薄导电性差，厚度不均，材料纯度差）

27.铜箔，铝箔材料导电性差或表面有氧化物。

28.盖板极柱铆接接触内阻偏大。

29.负极材料电阻大。其他方面

30.内阻测试仪器偏差。

31.人为操作。

三、电极片涂的不均匀，应注意那些问题？

这个问题是比较常见的，本来解决起来比较容易，但是许多涂布工作人员不善于总结，造成把一些存在的问题点默认为正常的，无法避免的现象。首先要清楚知道，影响面密度的因素和影响面密度稳定值的因素，才可以有针对性解决问题。

影响涂布面密度的因素有：

1.材料本身因素

2.配方

3.搅拌混料

4.涂布环境

5.刀口

6.浆料粘度

7.极片走速

8.地表水平度

9.涂布机精度

10.烤箱风力

11.涂布张力等等...

影响极片均匀性的因素：

1.浆料质量

2.浆料粘度

3.走速

4.箔材张力

5.张力平衡方式

6.涂布牵引长度

7.噪音

8.地表平整度

9.刀口平整度

10.箔材平整度等等...

以上还只是列出了一些因素，具体还要自己分析原因，有针对性排除造成面密度异常的因素。

四、正负极的集流体分别用铝箔和铜箔，有什么特别的原因吗？反过来用有什么问题吗？看到不少文献直接用不锈钢网的，有区别吗？

1、采用两者做集流体都是因为两者导电性好,质地比较软(可能这也会有利于粘结)，也相对常见比较廉价，同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。

2、铜表面氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体，氧化层不能导电，但由于其很薄，通过隧道效应实现电子电导，若氧化层较厚，铝箔导电性级差，甚至绝缘。一般集流体在使用前最好要经过表面清洗，一方面洗去油污，同时可除去厚氧化层。

3、正极电位高，铝薄氧化层非常致密，可防止集流体氧化。而铜箔氧化层较疏松些，为防止其氧化，电位比较低较好，同时Li难与Cu在低电位下形成嵌锂合金，但是若铜表面大量氧化，在稍高电位下Li会与氧化铜发生嵌锂发应。AL箔不能用作负极,低电位下会发生LiAl合金化。

4、集流体要求成分纯。AL的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀，更甚由于表面膜的破坏导致生成LiAl合金。铜网用硫酸氢盐清洗后用去离子水清洗后烘烤，铝网用氨盐清洗后用去离子水清洗后烘烤，再喷网导电效果好。

五、在测卷心短路时，采用的电池短路测试仪，电压多高时，可以准确测试出短路电芯，还有，短路测试仪的高电压击穿原理是什么样的？

用多高的电压来测电芯短路，和以下几个因素有关：

1.贵公司的工艺水平；

2.电池本身的结构设计

3.电池的隔膜材料

4.电池的用途

不同的公司采用的电压不太一样，不过很多公司都是不管型号大小容量高低清一色用同一电压的。以上几个因素按照从重到轻的顺序可以这样排列：1>4>3>2，即是说，贵公司的工艺水平决定短路电压大小。

击穿原理简单说来，就是由于在极片与隔膜间，如果存在一些潜在短路的因素，如粉尘，颗粒，较大隔膜孔，毛刺等，我们可以称之为薄弱环节。在固定的，较高的电压下，这些薄弱的环节使得正负极片间的接触内阻要比其它地方要小，容易电离空气产生电弧；或者是正负极已经短路，接触点较小，在高压条件下，这些小接触点瞬间有大电流通过，电能瞬间转换成热能，造成隔膜融化或瞬间击穿。

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