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几个你一定想知道答案的锂电池生产技术问题!

日期:2018-07-24 08:58  浏览量:

  1、锂电池制片过程掉粉的分析与讨论

  极片掉粉目前钴酸锂的生产工艺,基本上不会掉粉,掉粉的可能性在生产过程中影响的因素有:

  ※配方比例不当,如粘接剂太少,容剂少致使搅拌不均匀;

  ※粘接剂烘烤温度过高,使粘接剂结构受到破坏;

  ※浆料搅拌时间不够,没有完全搅拌开;

  ※涂布时温度太低,极片未烘干;

  ※涂布量不均匀,厚度差异太大;

  ※极片在辊压前未烘烤,在空气中大量吸收水份;

  ※辊压时压力过大,使极粉与集流体剥离;

  ※辊压时极片放送方式不对,造成极片受力不均。

  2、电池不良项目及成因

  01 容量低

  产生原因:

  a. 附料量偏少; b. 极片两面附料量相差较大; c. 极片断裂; d. 电解液少; e. 电解液电导率低; f. 正极与负极配片未配好; g. 隔膜孔隙率小; h. 胶粘剂老化→附料脱落; i. 卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透); j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。

  02 内阻高

  产生原因:

  a. 负极片与极耳虚焊; b. 正极片与极耳虚焊; c. 正极耳与盖帽虚焊; d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大; f. 正极未加导电剂; g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。

  03 电压低

  产生原因:

  a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水); b. 未化成好; c. 客户的线路板漏电; d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯); e. 毛刺; f. 微短路; g. 负极产生枝晶。

  04 超厚

  产生超厚的原因有以下几点:

  a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分; d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚; g. 卷芯太厚。

  05 爆炸

  爆炸的原因有以下几点:

  a. 分容柜有故障(造成过充); b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路。

  06 短路

  原因有以下几点:

  a. 料尘; b. 装壳时装破; c. 尺刮(小隔膜纸太小或未垫好); d. 卷绕不齐; e. 没包好; f. 隔膜有洞; g. 毛刺。

  3、锂离子电池的安全特性

  锂电池已非常广泛的应用于人们的日常生活中,所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂离子电池安全性能的考核指标,国际上规定了非常严格的标准,合格的锂离子电池在安全性能上应该满足一下条件。

  1)短路:不起火,不爆炸;

  2)过充电:不起火,不爆炸;

  3)热箱试验:不起火,不爆炸(150℃恒温10min)

  4)针刺:不爆炸(用Φ3mm钉穿透电池);

  5)平板冲击:不起火,不爆炸;(10kg重物自1米高处砸向电池);

  6)焚烧:不爆炸(煤气火焰烧考电池)

  为了确保锂离子电池安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全设计,以达到电池安全考核指标。

  1)隔膜135℃自动关断保护:采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下,复合膜两侧的PE膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。

  2)电池盖复合结构:电池盖采用刻痕防爆结构,当电池升温,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。

  3)各种环境滥用试验:进行各项滥用试验,如外部短路、过充、针刺、平板冲击、焚烧等,考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击试验和振动、跌落、冲击等力学性能试验,考察电池在实际使用环境下的性能情况。

  4、锂离子电池保护线路(PCM)

  锂电池至少需要三重保护-----过充电保护,过放电保护,短路保护,那么就应而产生了其保护线路,那么这个保护线路针对以上三个保护要求而言:

  过充电保护: 当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时即启动过度充电保护,将功率MOS由开转为切断,进而截止充电。

  过放电保护:为了防止锂电池的过放电,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过放电电压检测点(假定为 2.5V)时将启动过放电保护,使功率 MOSFET 由开转变为切断而截止放电,以避免电池过放电现象产生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅 0.1uA。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除。

  5、电芯膨胀原因及控制

  锂离子电芯在制造和使用过程中往往会有肿胀现象,经过分析与研究,发现主要有以下两方面原因:

  01 锂离子嵌入带来的厚度变化

  电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极,引起负极层间距增大,而出现膨胀,一般而言,电芯越厚,其膨胀量越大。

  02 工艺控制不力引起的膨胀

  在制造过程中,如浆料分散、C/A比离散性、温度控制都会直接影响电芯电芯的膨胀程度。特别是水,因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常敏感,从而发生激烈的化学反应。反应产生的气体造成电芯内压升高,增加了电芯的膨胀行为。

  所以在生产中,除了应对极板严格除湿外,在注液过程中更应采用除湿设备,保证空气的干燥度为HR2%,在非常干燥的条件下,并采取真空注液,极大地降低了极板和电解液的吸水机率。

  6、锂电池正、负极活性材内为何要加VGCF碳管?

  1、当多次充放电中,其正、负活性材颗粒与颗粒之间接触少、间隙加大,甚至有些脱离集电极,导致电子与离子传输路径断续不连续相,成为死的活性材,不再参与电极反应。因此循环使用寿命下降。VGCF碳管有很大的长径比,即使正、负活性材膨胀收缩后,其活性材颗粒间之间隙,可藉由VGCF碳管架桥连接,电子与离子传输不会间断。

  2、由于VGCF碳管微结构是中空多管壁,可以让正、负电极吸纳更多的电解液,使得锂离子可以顺利快速嵌入或脱嵌,因此,有利于高倍率充放电。

  3. VGCF是高强度纤维状长径比大之材料,可增加电极板的可挠性,正极或负极活性材颗粒间之黏接力或与极板间之黏接力更强,不会因挠曲而龟裂掉粉。

  4.VGCF本质是高导电高导热特性,正极活性材其导电性都不好,添加VGCF以提高正极活性材的导电性,也提高正极或负极的导热系数,利于散热。


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