鋰離子電芯過程控制

鋰離子電芯過程控制第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023電池組成要素電池——電解槽①基本組成要素有：正極、負極、電解液②輔助組成要素有：集流體、隔膜、平面隔圈、蓋帽、外殼等第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023從左圖可知，其實一個電池是由許多結構相同的小電池并聯(lián)而成的。正極隔膜負極正極隔膜負極正極隔膜負極正極隔膜負極正極隔膜負極第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023電池分類電池一次電池(原電池）二次電池（充電電池）鎳—鎘鎳—氫鋰離子電池等鋰錳等堿錳鋅錳第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023電池相關術語

●循環(huán)壽命：在一定條件下，將充電電池進行反復充放電，當容量等電池性能達到要求以下時所能發(fā)生的充放電次數(shù)?！褡苑烹姡弘姵卦跀R置過程中，沒有與外部負荷相連接而產(chǎn)生容量損失的過程（電池內部微短路、電極的腐蝕、活性物質的溶解以及電極上的歧化反應等）?！穹烹娝俾剩罕硎痉烹姵潭鹊囊环N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）

第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023鋰離子電池反應機理LiCoO2+CLiC6+LixCoO2第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023鋰離子電池的優(yōu)點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3.9V2、比能量高體積能量密度400Wh/L以上，為傳統(tǒng)鋅負極電池的2~5倍3、工作溫度范圍寬-40~70℃4、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、儲存時間長預期可達10年7、沒有環(huán)境污染8、無記憶效應。第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023一、鋰離子含量即容量，正極活性物質的量決定容量。

?LiCoO2+CLiC6+LixCoO2二、正極過量會析出鋰枝晶，易產(chǎn)生安全問題，所以負極比正極稍微過量。

?LiCoO2+CLiC6+LixCoO2+Li三、電解液起到運輸鋰離子的作用，因此實際量必須保證。鋰離子電池設計原則第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023四、水分會消耗鋰離子，影響容量，同時產(chǎn)生氣體造成鼓殼；同時可能和電解質反應，影響電池的循環(huán)、平臺等，所以鋰離子電池不能有水分。

?LiCoO2+C＋H2OLiC6+LixCoO2+LiOH+H2?LiPF6＋H2OLiF+PF3O+HF鋰離子電池設計原則第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023鋰離子電池設計原則正極五、隔膜紙起著隔離的作用，一定不能破損，否則正、負極直接短路會帶來安全問題。負極隔膜紙充電放電第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023一、鋰離子電池過充時一方面損壞正極結構，影響壽命；另一方面析出鋰枝晶，引起安全問題。

?LiCoO2+C＋H2OLiC6+LiyCoO2+Li二、鋰離子電池短路時產(chǎn)生極大電流可能會傷害人，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=0.045A鋰離子電池使用注意第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

通過高溫除去材料中的雜質和水分①溫度偏高—正極材料結塊②溫度偏低—水分和雜質去除不干凈，導致所有水分引起的問題。正負極材料熱處理制程過程控制點—1潛在問題第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使各種原材料充分分散①攪拌不均勻—引起電池局部不均勻，可能導致電池的容量、內阻和循環(huán)壽命的異常甚至安全問題。②攪拌過程中有雜質混入—影響電池性能攪拌制程過程控制點—2潛在問題第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使?jié){料均勻地涂覆在基體表面并烘干①涂布厚度不穩(wěn)定/涂布機調試不到位—引起電池的局部不均勻，可能導致電池的容量和循環(huán)壽命的異常甚至安全問題②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—3潛在問題第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

增加電極活性物質的密度并使表面平整①壓力不足，輥壓厚度不到位—裝配困難，卷繞對位不準，嚴重時可能引起安全問題②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)安全問題對輥制程過程控制點—4潛在問題第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

按型號要求剪裁極片①切口有毛刺—引起電池短路、自放電甚至出現(xiàn)安全問題②極片出現(xiàn)弧形—裝配困難，卷繞對位不準，嚴重時可能引起電池短路甚至安全問題分條制程過程控制點—5潛在問題第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使極片和極耳良好連接在一起虛焊—電池斷路或內阻偏大正極焊接制程過程控制點—6潛在問題第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使極片和極耳良好連接在一起點焊不牢—電池內阻增大甚至無窮大負極焊接制程過程控制點—7潛在問題第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

封住極耳部位可能存在的毛刺貼的位置不當，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，正極活性物質被貼住會影響容量負極貼膠紙制程過程控制點—8潛在問題第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

除去極片中的水分①溫度過高—極片變脆，引起極片斷片、掉粉或電池短路，導致電池自放電大甚至安全問題②溫度過低—極片除水不凈，導致電池容量低、內阻不穩(wěn)定、循環(huán)差、平臺低及尺寸異常極片烘烤制程過程控制點—9潛在問題第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

隔膜良好絕緣的基礎上正負極良好地疊合①正負極片對位不齊—正極活性區(qū)域超出負極活性區(qū)域，具有安全隱患②操作過程中隔膜受到損傷—導致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—10潛在問題第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

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—11潛在問題第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

避免電池芯和殼體或蓋板間的短路位置不當—在電池受外界震動或碰撞時不能完全避免電池的內部短路，容易出現(xiàn)安全問題貼上下膠紙制程過程控制點—12潛在問題第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

將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—13潛在問題第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使正極耳和蓋帽良好連接在一起虛焊—導致電池斷路或內阻偏大焊正極耳制程過程控制點—14潛在問題第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使負極耳和鋁殼良好連接虛焊—導致電池斷路或內阻偏大焊負極耳制程過程控制點—15潛在問題第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使電池殼和蓋帽無縫連接①焊接功率不穩(wěn)定—容易出現(xiàn)焊接漏點，引起電池漏氣或漏液②焊接時有雜物炸火—引起電池漏氣或漏液并影響電池外觀③焊接定位不良—導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—16潛在問題第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

監(jiān)測焊接效果出現(xiàn)漏檢或誤檢—影響電池的注液并出現(xiàn)蓋底板漏液測氣密性制程過程控制點—17潛在問題第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

除去電池中的水分①溫度失控—溫度偏高會損壞電池，溫度過低會影響水分的去除，導致電池容量低、內阻不穩(wěn)定、循環(huán)差及尺寸異常等問題②抽真空時不達標—真空度不夠會影響電池中水分的去除烘電池制程過程控制點—18潛在問題第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

檢出短路電池漏檢或誤檢—短路或微短路的電池都會出現(xiàn)自放電大的情況，嚴重時還會在充放電時出現(xiàn)爆炸測短路制程過程控制點—19潛在問題第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

真空狀態(tài)下定量注入電解液①注液量不準—注液量過多會導致電池漏液和鼓殼，過少會導致電池容量不足、內阻偏大、平臺低及循環(huán)性差等問題②注液時與外界隔離效果差—容易導致電池內含水量增加，引起電池容量低、內阻大、平臺低及循環(huán)性差等問題注液制程過程控制點—20潛在問題第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使電解液充分滲透儲存時環(huán)境控制不好—容易使電池吸水，引電池各項性能異常活化制程過程控制點—21潛在問題第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

使電池在小電流的狀態(tài)下活化電流和時間控制不好—①電池充電不到位引起后續(xù)判斷不準甚至電池鼓殼②預充前后時間控制不當會使電池內含水量增加，引起電池容量低、內阻大、平臺低及循環(huán)性差等問題預充制程過程控制點—22潛在問題第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

檢測電池的自放電情況電壓測量不準—對自放電電池檢定出錯，易在分容過程中出現(xiàn)爆炸的異常情況測電壓制程過程控制點—23潛在問題第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

檢測電池的容量電流和時間控制不好—①放電電流不準—影響電池的分容準確度，出現(xiàn)誤判現(xiàn)象②恒壓電壓不準a、電壓偏高會導致電池過充，影響電池性能和分容準確度，極端時可能出現(xiàn)爆炸b、電壓偏低會導致電池充電不足，影響電池分容的準確度分容制程過程控制點—24潛在問題第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

檢測電池的自放電情況溫度對儲存結果有影響儲存制程過程控制點—25潛在問題第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

清理電池表面①拋光不良—影響電池的外觀②定點拋光時間過長—電池過熱影響電池的各項性能拋光制程過程控制點—26潛在問題第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

檢測電池的自放電情況測量不準—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)安全問題測電壓制程過程控制點—27潛在問題第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五6/25/2023

將電池荷電50%電壓控制不準—容易引起出貨時的誤判單充電制程過程控制點—28潛在問題第三十九頁，共四十二頁，編輯