鋰離子電池水分控制的重要性

1、在鋰離子電池的制造過程中，有很多東西是必須嚴(yán)格控制的，一是粉塵，二是金屬顆粒，三是水分。水分對鋰離子電池影響巨大，主要會造成以下不良后果：1、電解液變質(zhì)，使電池鉚釘生銹電池注液的時候，必須要在小于1%濕度的環(huán)境下，并且注液后趕快封口，阻止電池內(nèi)部和空氣接觸。如果水分過高，電解液和水分反應(yīng)，生成微量有害氣體，對注液房環(huán)境有不良影響；這也會影響電解液本身的質(zhì)量，使得電池性能不良；還會使電池鉚釘生銹。2、電池內(nèi)部壓力過大水分會和電解液中的一種成分反應(yīng)，生成有害氣體。當(dāng)水分足夠多時，電池內(nèi)部的壓力就變大，從而引起電池受力變形。如果是手機電池，就表現(xiàn)為鼓殼；如果是26650電池，就表現(xiàn)為高度超標(biāo)。如果是

2、32xxx電池，那防爆閥就會開裂，電池也就報廢了。當(dāng)內(nèi)部壓力再高的時候，電池就有危險了，爆裂使得電解液噴濺，電池碎片也容易傷人。3、高內(nèi)阻(High ACR)電池在使用的時候，內(nèi)阻小，就能進行大電流放電，電池的功率也就很高；如果內(nèi)阻大，就不能進行大電流放電，電池的功率也就比較低。就比如手機電池，快沒電的時候，可以收發(fā)短信，但不能打電話，一打電話就關(guān)機。這是因為打電話的時候，需要的功率大于收發(fā)短信所需。4、高自放電(HSD)自放電，是指電池在不使用的情況下，電量也會損耗。當(dāng)這個損耗在規(guī)定的情況下超過一定量之后，這只電池就被認為是高自放電，成為B品或報廢電池。HSD很嚴(yán)重的時候，充滿電的電池，過不

3、了多久，電量就會損耗殆盡，甚至使的電池的電壓變?yōu)?V。任何情況下鋰離子電池電壓是不能低于2.0V的，如果電壓低于2.0V，電池就會出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，就失去了循環(huán)充放電的能力，電池也就報廢了。對于客戶（使用者）而言，自放電所引起的結(jié)果就是，手機今天充電，明天就沒電，電動車今天騎來公司的時候，還是滿電的，下班的時候，就已經(jīng)沒有電了，汽車停在停車場半個月，重新啟動時沒有電了。這些，都是自放電電池在客戶端的表現(xiàn)，它會讓電池失去使用功能，而導(dǎo)致客戶非常不滿。如果有5%的電池高自放電，當(dāng)產(chǎn)量達到40000只/天的時候，就意味著每天有2000只電池需要報廢，意味著14萬塊錢要報廢，一年將有168萬塊報

4、廢。5、低容量電池內(nèi)部水分過高，損耗了電解液的有效成分，也損耗了鋰離子，使得鋰離子在電池負極片發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)。消耗了鋰離子，電池的能量就減少了。6、低循環(huán)壽命7、電池漏液當(dāng)電池內(nèi)部的水分多的時候，電池內(nèi)部的電解液和水反應(yīng)，其產(chǎn)物將是氣體和氫氟酸，氫氟酸是一中腐蝕性很強的酸，它可以使電池內(nèi)部的金屬零件腐蝕，進而使電池最終漏液。如果電池漏液，電池的性能將急速下降，而且電解液還會對使用者的機器進行腐蝕，終而引起更加危險的失效。水分的來源車間中的水分來源的來源多種多樣，一般來自于以下幾個方面：空氣中的水分、人體出汗產(chǎn)生的水分、人體呼吸產(chǎn)生的水分；雨天，衣服淋濕之后，沒有完全干燥就進入車間；洗手

5、后，手沒有烘干就進入車間。水分還來自紙箱等包裝物，這些包裝物的含水量很高，也是水分的來源之一，對于我們所使用的原材料，輔料，他們也是帶有不同含量的水分的，譬如紙巾，譬如隔膜紙，譬如極片，他們都是吸水性非常強的物質(zhì)，一旦水分被吸進去，就要花能量去把它除掉。空氣中的水分，一般用相對濕度來衡量。在不同溫度和天氣，有很大的差別，在夏天的雨天可以達到90%，冬天的雪天則30%左右，在夏天的晴天50%左右，冬天的晴天則20%左右。人呼吸的時候，距離鼻孔2厘米，濕度則達到85%?？諝庵兴闹亓?，可以參見下表：21時濕度水分含量/ppm水的重量g/m31% 245 0.32% 512 0.610% 2461

6、3.115% 3697 4.620% 4935 6.225% 6176 7.730% 7421 9.349% 12120 15.282% 20370 25.5電池中的水分來源車間中的水分控制，最終還是要用于控制電池中的水分。對于電池中的水分，它的來源就主要是來之于材料，當(dāng)然也涉及環(huán)境。正極片我們的正極片使用的是納米材料，這種納米材料具有很強的吸水性，很容易周圍的空氣中吸收水分。負極片負極片比正極片來說，吸水性相對低一點，當(dāng)然，在沒有控制濕度的環(huán)境下，其從環(huán)境空氣中吸水?dāng)?shù)量也是相當(dāng)可觀的。隔膜紙隔膜紙也是一種多孔性的塑料薄膜，其吸水性也是很大的。電解液電解液是一種非常怕水的物質(zhì)，它也非常容易吸水

7、，他會和水進行化學(xué)反應(yīng)，直至所有的電解液物質(zhì)反映完成，也就是說，他喝水的能力是永無止境，直至自己死掉。其他金屬零件雖然金屬零件本身對水分的吸收有限，但是，金屬零件對水分卻很怕，因為水分的存在會使其生銹或者腐蝕。材料中的水分含量是電池中水分的主要來源，當(dāng)然，環(huán)境濕度越大，電池材料越容易吸收水分。在30%組裝車間在這個車間，是電池材來吸水的主要場所，所有的重要原材料，正極片，負極片，隔膜紙，電池零件都暴露在這個車間一段時間，所以，他是電池材料吸水的主要場所，而且，停留時間越長，吸的水分就越多，因此，在這個車間，我們應(yīng)該保證產(chǎn)品呆在這個車間的時間越短越好。在30%激光焊車間激光焊車間也是30%的濕度

8、，因為電池在這個階段還沒有封口，所以也需要控制電池在這個車間等待的時間，保證電池的水分含量足夠小。在車間走廊(約3090%，隨天氣而變)車間走廊是沒有控制濕度的，如果電池等待在這個區(qū)域，那么它的吸水性將是最大的，所以，要100%避免未封口的電池和材料暴露在這個區(qū)域。下圖是一卷點焊了極耳的正極片，完全干燥后，在(5070)%的環(huán)境下的吸水圖：由圖可見，經(jīng)過一天，吸水量達到極片本身的0.3%，經(jīng)過兩天，水分達到0.5%，經(jīng)過五天，水分達到0.7%；換算成32113電池的話，則1只電池1天吸20滴水。因此電池轉(zhuǎn)移經(jīng)過車間走廊時，一定要迅速穩(wěn)健。在30%烘烤房這個車間，是非常重要的，之所以說重要是，因

9、為電池吸收到的所有水分，都必須通過這個工序烘烤出來。如果烘烤不出來，那么，前面所有提到的問題都會在我們的產(chǎn)品表現(xiàn)出來。烘烤后的電池必須在最短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)進注液房，否則，電池將會吸水很嚴(yán)重。下面是烘干后的電池在烘烤房陳放時的吸水曲線：這個圖說明，烘烤后的電池，在30%的房間，僅僅由一個小小的注液孔透氣，就會在15分鐘吸水達到電池本身重量的0.003%，也就是0.006g，幾乎是五分之一滴水。然后需要在過渡烘箱加烘至少4小時，才能再次烘干這15分鐘的吸水量。在1%注液房這個房間，是濕度應(yīng)該最嚴(yán)格控制的房間，濕度應(yīng)該控制在1%以下，溫度控制在23C以下。如果達不到這個要求，前面所有的控制都會失敗，電池

10、會重新吸收水分，電解液在注液過程中也會吸收水分。如果這里控制不好，前功盡棄。下圖是烘干的32113電池，放在注液房的吸水曲線圖。僅僅由一個小小的注液孔透氣，就會在16個小時后，吸水達到電池本身重量的0.01%，也就是0.02g，幾乎是1滴水的一半。因此電池轉(zhuǎn)進注液房以后，我們要用膠帶暫時封住注液孔，當(dāng)注液的時候才能拿開，一次注液后陳化時，又要用膠帶封住注液孔。等待注液的電池，還要存在真空箱內(nèi)，抽真空以阻止空氣中的水分。在這個1%的注液房，需要一個功率很大的除濕機來輸送干空氣。假如帶1滴水(1滴水約為0.05g)進入注液房，就需要耗費5度電才能除掉這1滴水。在能源緊缺的今天，這是一個巨大的浪費。

11、雖然電費由公司來出，但發(fā)電站在我們國家，用煤發(fā)電又會向空氣中排放很多污染，損害的依舊是我們自己。所以在雨天，淋濕的衣服一定要干燥后才能進入車間；洗手后一定用干手機烘干手上的水珠；進入26650裝配車間時，一定要經(jīng)過風(fēng)淋系統(tǒng)。這一點一滴，保護的不僅僅是公司的利益，更是我們家園的環(huán)境。目前的除水措施消除環(huán)境水分：我們建立干燥車間。用干燥機生成干燥空氣，不斷的輸進干燥車間，置換車間內(nèi)的濕空氣。消除電池內(nèi)部的水分：用真空烘烤來除水；烘烤結(jié)束后，首先要測試電池是否烘烤合格，這個測試儀器花了15萬塊錢。把電池在水分最低的注液房（濕度1%）用最短的時間內(nèi)完注液，陳化，封口，阻止電池和空氣中的水分接觸；在沒封口之前，還要用膠帶封進注液孔。人體水分的控制：這項措施，我們每天都在進行著，戴口罩，穿防靜電服。這種保護是雙向的，保護了電池，也保護了我們不被灰塵侵擾。在洗手間，我們都配備了自動干手機，洗完手之后，吹干再回車間。用濕布擦拭設(shè)備及清洗工作環(huán)境，這種方式，我們平常在普遍使用，當(dāng)然，對于我們工廠而言，這種方式就不允許了