工程師經驗解答鋰電池生產十大問題！
時間:2020-05-12 09:09來源:鋰電聯盟會長 作者:綜合報道
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以下匯總工程師經驗解答的鋰電池生產十大問題。
一、負極涂布出現針孔的原因是什么？是材料沒有分散好的原因麼？有沒有可能是材料粒度分布不好的原因？
針孔的出現應該有以下幾個因素會造成：1.箔材不潔凈；2.導電劑未分散；3.負極主體材料未分散；4.配方中有些成分中有雜質；5.導電劑顆粒不均勻，分散困難；6.負極顆粒不均勻，分散困難；7.配方材料本身存在質量問題；8.攪拌鍋未清洗干凈，造成鍋內有干粉殘留。具體哪些原因，自己去過程監控分析一下便可。
另外關于隔膜黑斑我在多年前就遇到過，我先簡單解答一下，不對地方請指正。據分析，確定了黑斑是由于電池極化放電引起隔膜局部高溫，負極粉粘結到隔膜上而引起的，而極化放電是由于材料和工藝原因，電池卷芯內存在有活性物質附粉，造成電池化成充電后產生極化放電。要避免以上問題，首先要采用合適的和漿工藝解決活性物質與金屬集體的粘結，在電池極板制做、電池裝配中避免人為造成的脫粉。
在涂布過程中加入一些不影響電池性能的添加劑確實可以改善極片的某些性能。當然，在電解液里面加入這些成分，可以達到鞏固之功效。隔膜局部高溫，是由于極片的不均勻性造成，嚴格來說是屬于微短路，微短路會造成局部高溫，可能造成負極的脫粉。
二、電池內阻過大的原因有哪些？
工藝方面:
1.正極配料導電劑過少（材料與材料之間導電性不好，因為鋰鈷本身的導電性非常差）
2.正極配料粘結劑過多。（粘結劑一般都是高分子材料，絕緣性能較強）
3.負極配料粘結劑過多。（粘結劑一般都是高分子材料，絕緣性能較強）
4.配料分散不均勻。
5.配料時粘結劑溶劑不完全。（不能完全溶于NMP、水）
6.涂布拉漿面密度設計過大。（離子遷移距離大）
7.壓實密度太大，輥壓過實。（輥壓過死，活性物質結構有的遭到破壞）
8.正極耳焊接不牢，出現虛焊接。
9.負極耳焊接或鉚接不牢，出現虛焊，脫焊。
10.卷繞不緊，卷芯松弛。（使正負極片間的距離增大）
11.正極耳與殼體焊接不牢固。
12.負極極耳與極柱焊接不牢。
13.電池烘烤溫度過高，隔膜收縮。（隔膜孔徑縮小）
14.注液量過少（導電率降低，循環后內阻增大快！）
15.注液后擱置時間太短，電解液未充分浸潤
16.化成時未完全活化。
17.化成過程電解液外漏太多。
18.生產過程水分控制不嚴格，電池膨脹。
19.電池充電電壓設置過高，造成過充。
20.電池貯存環境不合理。
材料方面:
21.正極材料電阻大。（導電性差，如如磷酸鐵鋰）
22.隔膜材料影響（隔膜厚度、孔隙率小、孔徑小）
23.電解液材料影響。（電導率小、粘度大）
24.正極PVDF材料影響。（量多或者分子量大）
25.正極導電劑材料影響。（導電性差，電阻高）
26.正負極極耳材料影響（厚度薄導電性差，厚度不均，材料純度差）
27.銅箔，鋁箔材料導電性差或表面有氧化物。
28.蓋板極柱鉚接接觸內阻偏大。
29.負極材料電阻大。其他方面
30.內阻測試儀器偏差。
31.人為操作。
三、電極片涂的不均勻，請問，應注意那些問題？
這個問題是比較常見的，本來解決起來比較容易，但是許多涂布工作人員不善于總結，造成把一些存在的問題點默認為正常的，無法避免的現象。首先要清楚知道，影響面密度的因素和影響面密度穩定值的因素，才可以有針對性解決問題。
影響涂布面密度的因素有：
1.材料本身因素
2.配方
3.攪拌混料
4.涂布環境
5.刀口
6.漿料粘度
7.極片走速
8.地表水平度
9.涂布機精度
10.烤箱風力
11.涂布張力等等...
影響極片均勻性的因素：
1.漿料質量
2.漿料粘度
3.走速
4.箔材張力
5.張力平衡方式
6.涂布牽引長度
7.噪音
8.地表平整度
9.刀口平整度
10.箔材平整度等等...
以上還只是列出了一些因素，具體還要自己分析原因，有針對性排除造成面密度異常的因素。
四、請教， 正負極的集流體分別用鋁箔和銅箔，有什么特別的原因嗎？反過來用有什么問題嗎？看到不少文獻直接用不銹鋼網的，有區別嗎？
1、采用兩者做集流體都是因為兩者導電性好,質地比較軟(可能這也會有利于粘結)，也相對常見比較廉價，同時兩者表面都能形成一層氧化物保護膜。
2、銅表面氧化層屬于半導體，電子導通，氧化層太厚，阻抗較大；而鋁表面氧化層氧化鋁屬絕緣體，氧化層不能導電，但由于其很薄，通過隧道效應實現電子電導，若氧化層較厚，鋁箔導電性級差，甚至絕緣。一般集流體在使用前最好要經過表面清洗，一方面洗去油污，同時可除去厚氧化層。
3、正極電位高，鋁薄氧化層非常致密，可防止集流體氧化。而銅箔氧化層較疏松些，為防止其氧化，電位比較低較好，同時Li難與Cu在低電位下形成嵌鋰合金，但是若銅表面大量氧化，在稍高電位下Li會與氧化銅發生嵌鋰發應。AL箔不能用作負極,低電位下會發生LiAl合金化。
4、集流體要求成分純。AL的成分不純會導致表面膜不致密而發生點腐蝕，更甚由于表面膜的破壞導致生成LiAl合金。銅網用硫酸氫鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，鋁網用氨鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，再噴網導電效果好。
五、有個問題請教。我們在測卷心短路時，采用的電池短路測試儀，電壓多高時，可以準確測試出短路電芯，還有，短路測試儀的高電壓擊穿原理是什么樣的，期待你詳細解說，謝謝！
用多高的電壓來測電芯短路，和以下幾個因素有關：
1.貴公司的工藝水平；
2.電池本身的結構設計
3.電池的隔膜材料
4.電池的用途
不同的公司采用的電壓不太一樣，不過很多公司都是不管型號大小容量高低清一色用同一電壓的。以上幾個因素按照從重到輕的順序可以這樣排列：1>4>3>2，即是說，貴公司的工藝水平決定短路電壓大小。
擊穿原理簡單說來，就是由于在極片與隔膜間，如果存在一些潛在短路的因素，如粉塵，顆粒，較大隔膜孔，毛刺等，我們可以稱之為薄弱環節。在固定的，較高的電壓下，這些薄弱的環節使得正負極片間的接觸內阻要比其它地方要小，容易電離空氣產生電弧；或者是正負極已經短路，接觸點較小，在高壓條件下，這些小接觸點瞬間有大電流通過，電能瞬間轉換成熱能，造成隔膜融化或瞬間擊穿。
六、材料粒徑大小對放電電流影響是怎么樣的？期待回復，謝謝！
簡單說來，粒徑越小，導電性越好，粒徑越大，導電性越差，自然地，高倍率材料一般都是高結構小顆粒高導電性的。
只是從理論上分析，實際如何實現，那只能讓做材料的朋友來解釋，提高小粒徑材料的導電能力是一件很困難的事情，特別是納米級材料，而且小顆粒的材料壓實會比較小，即體積容量小。
七、請問大家一個問題，我們的正負極極片在對輥后，烘烤12小時存放一天反彈了10um，為什么會有這么大的反彈呢？
有兩個最本質的影響因素：材料和工藝。
1. 材料的性能決定了反彈系數，不同的材料反彈系數不一樣；同一種材料，不同的配方，反彈系數不同；同一材料，同一配方，壓片厚度不一樣，反彈系數不同；
2. 如果過程工序控制不好，也會造成反彈。存放時間，溫度，壓力，濕度，堆積方式，內應力，設備等等。
八、圓柱電池漏液問題怎么解決？
圓柱為閉口化成，在注液后封口，因此，封口自然就成為圓柱封口的難點目前圓柱電池封口大概有以下幾種方式：
1.激光焊封口
2.密封圈封口
3.膠水封口
4.超聲波振動封口
5.以上幾種封口類型兩種或兩種以上的組合
6.其它封口方式
漏液的幾種引起因素：
1.封口不牢造成漏液，通常有封口處變形，封口處被污染，屬于封口不良。
2.封口的穩定性也是一個因素，即封口時檢驗合格，但是封口處容易被破壞，造成漏液。
3.化成或測試時產氣，達到封口可承受的最大應力，沖擊封口，造成漏液。與第2 點的區別是，第2點屬于不良品漏液，第3點屬破壞型漏液，即封口合格，只是內壓過大使封口破壞。
4.其它漏液方式。
具體怎么解決，要看引起漏液的原因，只要找出原因，就容易解決了，難就難在原因不好找，因為圓柱的封口效果比較難檢驗，大多屬破壞類型，用于抽檢。
九、我們做實驗時，電解液都是過量的，請問在不溢出的情況下，電解液過量對電池性能有影響嗎？
不溢出？有好幾種情況：
1.電解液剛剛好
2.電解液略有過量
3.電解液大量過量，但是未達極限
4.電解液大量過量，已經接近極限
5.已經滿到極限，可以封口
第一種情況是理想情況，沒有什么問題。
第二種情況嘛，略有過量有時是一個精度問題，有時是一個設計問題，一般會設計過量一些。
第三種情況，也沒有什么問題，只是浪費點成本。
第四種情況就有點危險。因為電池在使用或測試過程中，會由于各種原因：造成電解液分解，產生部分氣體；電池發熱，產生熱脹；以上兩種情況很容易造成電池的鼓殼（也可以叫變形）或漏液，增加了電池的安全隱患。
第五種情況，其實是第四種情況的加強版，危險性就更大了。
再說夸張一些，液態也可以成為電池的。即是將正負極同時插入裝有大量電解液的容器中（比如說500ML燒杯），此時，對正負極可以進行充放電，也是一個電池，那這里的電解液過量就不是一點點了。電解液只是一個導電的媒介。但是電池的體積是有限的，在有限的體積內，自然要考慮空間利用和形變的問題。
十、注液量偏少，電池分容后會導致鼓殼嗎？
只能說不一定，要看注液量少到什么程度。
1.如果電芯被電解液完全浸潤，但是并無殘留，此時分容后電池不會鼓殼；
2.如果電芯被電解液完全浸潤，有少部分殘留，但是比貴公司的要求注液量要少一些（當然這個要求并不一定是最佳值，略有偏差），此時分容電池不會鼓殼；
3.如果電芯被電解液完全浸潤，有大量電解液殘留，但是貴公司對注液量的要求比實際偏高，此時所謂的注液量不足只是一個公司的概念，而并不能真實反應電池的實際注液量的合適程度，分容電池不鼓殼；
4.實質性的注液量不足。這也是看程度而言。如果電解液勉強能夠浸潤電芯，分容后可能鼓殼，也可能不鼓，只是分容電池鼓殼的機率大一些；
如果電芯的注液量出現嚴重不足的情況，那么，電池在化成時的電能并不能轉化為化學能，此時，分容電芯的鼓殼的機率幾乎是100%。
那么，就可以做如下總結：假設電池的實際最佳注液量為Mg，以注液量偏小，分以下幾種情況：
1.注液量=M：電池正常
2.注液量略小于M：電池分容不鼓殼，容量可能正常，也可能略低于設計值，循環鼓殼機率增大，循環性能變差；
3.注液量遠小于M：電池分容鼓殼率相當高，電池出現低容，循環穩定性極差，一般幾十周容量即低于80%
4.M=0,電池不鼓殼，無容量。
(責任編輯：子蕊)
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