


以下两张图说明这些表面极片的水分含量随着湿度的增加和增加,说明湿度对水分的影响比较显著。
粉尘、水分及时效性号称锂电的三大”天敌“。今天我们接下来谈谈水分的控制及预防的话题。
一、水分对锂离子电池的危害
因为锂离子电池主要有湿正极、负极、隔膜、电解液及外壳组成,其内部有着复杂的化学体系。水分对其性能及外观结构影响巨大,如造成电芯低容、低电压、高内阻、漏液、鼓胀、电芯尺寸超标、循环寿命差等等。因此。行业人士将其列入三大”天敌“之一。
水分对锂离子电池影响巨大,主要会造成以下不良后果:
1、电解液变质,使电池铆钉生锈
电池注液的时候,必须要在小于1%湿度的环境下,并且注液后赶快封口,阻止电池内部和空气接触。如果水分过高,电解液和水分反应,生成微量有害气体,对注液房环境有不良影响:这也会影响电解液本身的质量,使得电池性能不良;还会使电池铆钉生锈。
2、电池内部压力过大
水分会和电解液中的一种成分反应,生成有害气体。当水分足够多时,电池内部的压力就变大,从而引起电池受力变形。如果是手机电池,就表现为鼓壳如果是26650电池,就表现为高度超标。当内部压力再高的时候,电池就有危险了,爆裂使得电解液喷溅,电池碎片也容易伤人。
3、高内阻(High ACR)
电池在使用的时候,内阻小,就能进行大电流放电,电池的功率也就很高;如果内阻大,就不能进行大电流放电,电池的功率也就比较低。就比如手机电池,快没电的时候,可以收发短信,但不能打电话,一打电话就关机。这是因为打电话的时候,需要的功率大于收发短信所需。
4、高自放电(HSD)
自放电,是指电池在不使用的情况下,电量也会损耗。当这个损耗在规定的情况下超过一定量之后,这只电池就被认为是高自放电,成为B品或报废电池。
HSD很严重的时候,充满电的电池,过不了多久,电量就会损耗殆尽,甚至使的电池的电压变为0V。任何情况下锂离子电池电压是不能低于2.0V的,如果电压低于2.0V,电池就会出现不可逆转的化学反应,就失去了循环充放电的能力,电池也就报废了。
二、水分的来源及产生
1)来料含有。如正/负极粉料、PVDF、电解液等;
2 ) 车间环境湿度不达标;
3)极片未烘干;
4)卷芯未烘干;
5)极片真空保存不当;
6)极片、卷芯、未封口的电芯在制程中操作时间长,暴露时间长;
7)人为携带引起(如拖地、湿布、雨天湿衣服/雨伞等)。
三、水分的控制及预防
我们即然知道水分的对产品的危害及其对质量的重要性,并识别出水分产生的来源。接下来就是水分的控制及预防了。
1)来料需要增加对水分的管控。有些公司在缺少检测仪器或设备的情况下,可以考虑增加对粉料的烘烤;其中电解液除了在IQC来料检验外,只要开启使用后,每次投产前最好检验水分含量及HF。
2)卷绕到注液车间需要有除湿系统。有些公司建造独立的干燥房作为注液车间,以确保1%的湿度或-38摄氏度至-50摄氏度的漏点温度。
3)正/负极片及卷芯进行烘烤;相关烘烤参数如烘烤时间、烘烤温度、真空度、氮气循环次数等必须经过DOE(实验设计)验证确保是合理的。
4)制定书面、文件化的电芯制作周转时间控制表予以对作业时间、周转时间予以规范及控制。
5)建议明确的车间管理制度,对清洁卫生、维护保养、进出车间、含有湿气水分的衣物等进行规范管理。
6)穿防化服、戴口罩、且不能裸手接触产品。
了解到水分含量对电芯性能和产品质量的重要性,尤其是软包电池企业,因为搞不好因其导致“大肚子”而被客户投诉或退货。所以,我们必须扼杀和控制住这个“天敌”。
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