鋰電池鼓脹怎么回事?
聚合物鋰離子電池芯采用的是鋁塑合膜的包裝技術(shù),當(dāng)電池芯內(nèi)部由于異?;瘜W(xué)反應(yīng)的發(fā)生而產(chǎn)生氣體時(shí),Pocket會(huì)被充起,電池芯鼓脹(有輕微鼓脹和嚴(yán)重鼓脹兩種情況),且不論外觀如何,電池芯的使用性能(Capacity、Cycle life C-rate等)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的失效,導(dǎo)致電池芯不能使用。脹氣會(huì)發(fā)生在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)在客戶甚至最終用戶手中。當(dāng)然,電池芯在化成啟動(dòng)或Baking過(guò)程中會(huì)正常的產(chǎn)生一定量(一般很少)的氣體,這根據(jù)所使用的原材料而異,這種氣體在Degassing(抽氣)工序會(huì)被抽掉。目前部分Model(一次封裝成型電池芯)通過(guò)添加V18溶劑來(lái)消除這種SEI層形成、相介面穩(wěn)定時(shí)所產(chǎn)生的氣體。但是由于工序異常所產(chǎn)生的氣體在Degassing 前表面非常明顯或者Degassing 后產(chǎn)生不能再消掉或者添加V18也不能消除。這里簡(jiǎn)要介紹工序異常產(chǎn)生氣體的原因:
1.封裝不良,由封裝不良所引起脹氣電池芯的比例已經(jīng)大大地降低。前面已經(jīng)介紹了引起Top sealing Side sealing和Degassing三邊封裝不良的原因,任何一邊封裝不良都會(huì)導(dǎo)致電池芯,表現(xiàn)以Top sealing 和Degassing 居多,Top sealing 主要是Tab位密封不良,Degassing 主要是分層(包括受電解液和凝膠影響導(dǎo)致PP與Al脫離)。封裝不良引起空氣中水分進(jìn)入電池芯內(nèi)部,引起電解液分解產(chǎn)生氣體等。
2.Pocket 表面破損,電池芯在流拉過(guò)程中,受到異常損壞或人為破環(huán)導(dǎo)致Pocket 破損(如針孔)而使水分進(jìn)入電池芯內(nèi)部。
3.角位破損,由于折邊角位鋁的特殊變形,氣袋晃動(dòng)會(huì)扭曲角位導(dǎo)致Al破損(電池芯越大,氣袋越大,越易破損),失去對(duì)水的阻隔作用??梢栽诮俏患影櫦y膠或熱熔膠緩解。并且在頂封后的各工序禁止拿氣袋移動(dòng)電池芯,更要注意操作方式防止老化板上電芯池的擺動(dòng)。
4.電泡芯內(nèi)部水舍量超標(biāo),前面我們已經(jīng)介紹過(guò)對(duì)電池芯內(nèi)水含量有一定的要求,一旦水含量超標(biāo),電解液會(huì)失效在化成或Degassing 后產(chǎn)生氣體。造成電池內(nèi)部水含量超標(biāo)的原因主要有:電解液水含量超標(biāo),Baking 后裸電芯水含量超標(biāo),乾燥房濕度超標(biāo)。若懷疑水含量超標(biāo)導(dǎo)致脹氣,可進(jìn)行工序的追溯檢查。
5.化成流程異常,錯(cuò)誤的化成流程會(huì)導(dǎo)致電池芯發(fā)生脹氣。
6.SEI膜不穩(wěn)定,電池芯在容量測(cè)試充放電過(guò)程中發(fā)射功能輕微脹氣。
7.過(guò)充、過(guò)放,由于流程或機(jī)器或保護(hù)板的異常,使電池芯被過(guò)充或過(guò)度放電,電池芯會(huì)發(fā)生嚴(yán)重鼓氣。
8.短路,由于操作失誤導(dǎo)致帶電電芯兩Tab 接觸發(fā)生短路,電池芯會(huì)發(fā)生鼓氣同時(shí)電壓迅速下降,Tab會(huì)被燒黑。
9.內(nèi)部短路,電池芯內(nèi)部陰陽(yáng)極短路導(dǎo)致電芯迅速放電發(fā)熱同時(shí)嚴(yán)重鼓氣。內(nèi)部短路的原因有很多種:設(shè)計(jì)問(wèn)題;隔離膜收縮、掩曲、破損;Bi-cell錯(cuò)位;毛刺刺穿隔離膜;夾具壓力過(guò)大;燙邊機(jī)過(guò)度擠壓等。例如曾經(jīng)由于寬度不足,燙邊機(jī)過(guò)度擠壓電芯實(shí)體導(dǎo)致陰陽(yáng)極短路脹氣。
10.腐蝕,電池芯發(fā)生腐蝕,鋁層被反應(yīng)消耗,失去對(duì)水的阻隔作用,發(fā)生脹氣。
11.真空抽氣異常,系統(tǒng)或機(jī)器的原因?qū)е抡婵斩犬惓egassing 抽氣不徹底;Vacuum Sealing(真空密封)的熱輻射區(qū)過(guò)大,導(dǎo)致Degassing 抽氣刺刀不能有效地刺破Pocket 袋而導(dǎo)致抽氣不乾凈。
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