鋰離子電芯過程控制

1、鋰離子電芯過程控制第1頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022電 池 組 成 要 素電池電解槽基本組成要素有：正極、負(fù)極、電解液輔助組成要素有：集流體、隔膜、平面隔圈、蓋帽、外殼等第2頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022從左圖可知，其實(shí)一個(gè)電池是由許多結(jié)構(gòu)相同的小電池并聯(lián)而成的。正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極第3頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022電 池 分 類電池一次電池(原電池）二次電池（充電電池）鎳鎘鎳氫鋰離子電池

2、等鋰錳等堿錳鋅錳第4頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022電 池 相 關(guān) 術(shù) 語 循環(huán)壽命：在一定條件下，將充電電池進(jìn)行反復(fù)充放電，當(dāng)容量等電池性能達(dá)到要求以下時(shí)所能發(fā)生的充放電次數(shù)。 自放電：電池在擱置過程中，沒有與外部負(fù)荷相連接而產(chǎn)生容量損失的過程（電池內(nèi)部微短路、電極的腐蝕、活性物質(zhì)的溶解以及電極上的歧化反應(yīng)等）。 放電速率：表示放電程度的一種量度。所用的容量1h放電完畢，稱為1C放電；5h放電完畢，則為0.2C放電。 庫侖效率：在一定的充放電條件下，放電時(shí)釋放出來的電荷與充入的電荷的百分比（也叫充放電效率） 第5頁，共42頁，2022年，5月20日

3、，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池反應(yīng)機(jī)理LiCoO2+C LiC6+LixCoO2第6頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1、電壓高 傳統(tǒng)的干電池一般為1.5V，而鋰離子電池可高達(dá)3.9V2、比能量高 體積能量密度400Wh/L以上，為傳統(tǒng)鋅負(fù)極電池的25倍3、工作溫度范圍寬 -40704、可快速充放電 5、放電平穩(wěn) 大多數(shù)鋰一次電池具有平穩(wěn)的放電曲線6、儲(chǔ)存時(shí)間長 預(yù)期可達(dá)10年7、沒有環(huán)境污染 8、無記憶效應(yīng)。第7頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022一、鋰離子含量即容量，正極活

4、性物質(zhì)的量決定容量。 LiCoO2+C LiC6+LixCoO2二、正極過量會(huì)析出鋰枝晶，易產(chǎn)生安全問題，所以負(fù)極比正極稍微過量。 LiCoO2+C LiC6+LixCoO2+ Li三、電解液起到運(yùn)輸鋰離子的作用，因此實(shí)際量必須保證。鋰離子電池設(shè)計(jì)原則第8頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022四、水分會(huì)消耗鋰離子，影響容量，同時(shí)產(chǎn)生氣體造成鼓殼；同時(shí)可能和電解質(zhì)反應(yīng)，影響電池的循環(huán)、平臺(tái)等，所以鋰離子電池不能有水分。 LiCoO2+CH2O LiC6+LixCoO2+LiOH+H2 LiPF6H2O LiF+PF3O+HF鋰離子電池設(shè)計(jì)原則第9頁，共42頁

5、，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池設(shè)計(jì)原則正 極五、隔膜紙起著隔離的作用，一定不能破損，否則正、負(fù)極直接短路會(huì)帶來安全問題。負(fù)極隔 膜 紙充電放電第10頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022一、鋰離子電池過充時(shí)一方面損壞正極結(jié)構(gòu)，影響壽命；另一方面析出鋰枝晶，引起安全問題。 LiCoO2+CH2O LiC6+LiyCoO2+ Li二、鋰離子電池短路時(shí)產(chǎn)生極大電流可能會(huì)傷害人，而且容易引起電池的安全問題。 電池短路瞬間電流： I=U/R=4.2/0.06=700A 人體承受的正常電流： I=U/R=36/800=0.0

6、45A鋰離子電池使用注意第11頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 通過高溫除去材料中的雜質(zhì)和水分溫度偏高正極材料結(jié)塊溫度偏低水分和雜質(zhì)去除不干凈，導(dǎo)致所有水分引起的問題。正負(fù)極材料熱處理制程過程控制點(diǎn)1潛在問題第12頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使各種原材料充分分散攪拌不均勻引起電池局部不均勻，可能導(dǎo)致電池的容量、內(nèi)阻和循環(huán)壽命的異常甚至安全問題。攪拌過程中有雜質(zhì)混入影響電池性能攪拌制程過程控制點(diǎn)2 潛在問題第13頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使?jié){料均勻地涂

7、覆在基體表面并烘干涂布厚度不穩(wěn)定/涂布機(jī)調(diào)試不到位引起電池的局部不均勻，可能導(dǎo)致電池的容量和循環(huán)壽命的異常甚至安全問題溫度不穩(wěn)定極片烘不干引起掉粉或過熱影響極片的粘接性能涂布制程過程控制點(diǎn) 3潛在問題第14頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 增加電極活性物質(zhì)的密度并使表面平整壓力不足，輥壓厚度不到位裝配困難，卷繞對(duì)位不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)可能引起安全問題輥面不平整極片表面不光滑甚至有毛刺，引起電池短路、自放電甚至出現(xiàn)安全問題對(duì) 輥制程過程控制點(diǎn) 4潛在問題第15頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 按型號(hào)要求剪裁極片切口有

8、毛刺引起電池短路、自放電甚至出現(xiàn)安全問題極片出現(xiàn)弧形裝配困難，卷繞對(duì)位不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)可能引起電池短路甚至安全問題分 條制程過程控制點(diǎn)5潛在問題第16頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使極片和極耳良好連接在一起虛焊電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大正極焊接制程過程控制點(diǎn)6潛在問題第17頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使極片和極耳良好連接在一起點(diǎn)焊不牢電池內(nèi)阻增大甚至無窮大負(fù)極焊接制程過程控制點(diǎn)7潛在問題第18頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 封住極耳部位可能存在的毛刺貼的位置不當(dāng)，

9、露出毛刺或貼住活性材料毛刺引起電池的短路或安全問題，正極活性物質(zhì)被貼住會(huì)影響容量負(fù)極貼膠紙制程過程控制點(diǎn)8潛在問題第19頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 除去極片中的水分溫度過高極片變脆，引起極片斷片、掉粉或電池短路，導(dǎo)致電池自放電大甚至安全問題溫度過低極片除水不凈，導(dǎo)致電池容量低、內(nèi)阻不穩(wěn)定、循環(huán)差、平臺(tái)低及尺寸異常極片烘烤制程過程控制點(diǎn)9潛在問題第20頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 隔膜良好絕緣的基礎(chǔ)上正負(fù)極良好地疊合正負(fù)極片對(duì)位不齊正極活性區(qū)域超出負(fù)極活性區(qū)域，具有安全隱患操作過程中隔膜受到損傷導(dǎo)致

10、電池短路或自放電大，甚至引起安全問題卷 繞制程過程控制點(diǎn)10潛在問題第21頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池芯疊層緊密，方便套殼壓力過大或過小壓力過大易導(dǎo)致電芯壓壞短路，壓力過小使電芯壓不到位，影響下步操作壓 扁制程過程控制點(diǎn)11潛在問題第22頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 避免電池芯和殼體或蓋板間的短路位置不當(dāng)在電池受外界震動(dòng)或碰撞時(shí)不能完全避免電池的內(nèi)部短路，容易出現(xiàn)安全問題貼上下膠紙制程過程控制點(diǎn)12潛在問題第23頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 將

11、電芯完好無損地裝電池殼中套破使電池短路或自放電大，具有安全隱患套殼制程過程控制點(diǎn)13潛在問題第24頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使正極耳和蓋帽良好連接在一起虛焊導(dǎo)致電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大焊正極耳制程過程控制點(diǎn)14潛在問題第25頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使負(fù)極耳和鋁殼良好連接虛焊導(dǎo)致電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大焊負(fù)極耳制程過程控制點(diǎn)15潛在問題第26頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池殼和蓋帽無縫連接焊接功率不穩(wěn)定容易出現(xiàn)焊接漏點(diǎn)，引起電池漏氣或漏液焊接時(shí)有雜物炸

12、火引起電池漏氣或漏液并影響電池外觀焊接定位不良導(dǎo)致電池焊接合格率低并影響電池外觀激光焊接制程過程控制點(diǎn)16潛在問題第27頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 監(jiān)測(cè)焊接效果出現(xiàn)漏檢或誤檢影響電池的注液并出現(xiàn)蓋底板漏液測(cè)氣密性制程過程控制點(diǎn)17潛在問題第28頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 除去電池中的水分溫度失控溫度偏高會(huì)損壞電池，溫度過低會(huì)影響水分的去除，導(dǎo)致電池容量低、內(nèi)阻不穩(wěn)定、循環(huán)差及尺寸異常等問題抽真空時(shí)不達(dá)標(biāo)真空度不夠會(huì)影響電池中水分的去除烘電池制程過程控制點(diǎn)18潛在問題第29頁，共42頁，2022年

13、，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢出短路電池漏檢或誤檢短路或微短路的電池都會(huì)出現(xiàn)自放電大的情況，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在充放電時(shí)出現(xiàn)爆炸測(cè)短路制程過程控制點(diǎn)19潛在問題第30頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 真空狀態(tài)下定量注入電解液注液量不準(zhǔn)注液量過多會(huì)導(dǎo)致電池漏液和鼓殼，過少會(huì)導(dǎo)致電池容量不足、內(nèi)阻偏大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問題注液時(shí)與外界隔離效果差容易導(dǎo)致電池內(nèi)含水量增加，引起電池容量低、內(nèi)阻大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問題注 液制程過程控制點(diǎn)20潛在問題第31頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電解

14、液充分滲透儲(chǔ)存時(shí)環(huán)境控制不好容易使電池吸水，引電池各項(xiàng)性能異常活化制程過程控制點(diǎn)21潛在問題第32頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池在小電流的狀態(tài)下活化電流和時(shí)間控制不好電池充電不到位引起后續(xù)判斷不準(zhǔn)甚至電池鼓殼預(yù)充前后時(shí)間控制不當(dāng)會(huì)使電池內(nèi)含水量增加，引起電池容量低、內(nèi)阻大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問題預(yù) 充制程過程控制點(diǎn)22潛在問題第33頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況電壓測(cè)量不準(zhǔn)對(duì)自放電電池檢定出錯(cuò)，易在分容過程中出現(xiàn)爆炸的異常情況測(cè)電壓制程過程控制點(diǎn)23潛在問題第34頁，共42

15、頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的容量電流和時(shí)間控制不好放電電流不準(zhǔn)影響電池的分容準(zhǔn)確度，出現(xiàn)誤判現(xiàn)象恒壓電壓不準(zhǔn)a、電壓偏高會(huì)導(dǎo)致電池過充，影響電池性能和分容準(zhǔn)確度，極端時(shí)可能出現(xiàn)爆炸b、電壓偏低會(huì)導(dǎo)致電池充電不足，影響電池分容的準(zhǔn)確度分 容制程過程控制點(diǎn) 24潛在問題第35頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況溫度對(duì)儲(chǔ)存結(jié)果有影響儲(chǔ) 存制程過程控制點(diǎn)25潛在問題第36頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 清理電池表面拋光不良影響電池的外觀定點(diǎn)拋光時(shí)間過長電池過熱影響電池的各項(xiàng)性能拋 光制程過程控制點(diǎn)26潛在問題第37頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況測(cè)量不準(zhǔn)有自放電較大電池混入下一工序，電池在使用過程中可能出現(xiàn)安全問題測(cè)電壓制程過程控制點(diǎn)27潛在問題第38頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 將電池荷電50%電壓控制不準(zhǔn)容易引起出貨時(shí)的誤判單充電制程過程控制點(diǎn)28潛在問題第39頁，共42頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/