鋰離子電芯過(guò)程控制

1、鋰離子電芯過(guò)程控制第1頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022電 池 組 成 要 素電池電解槽基本組成要素有：正極、負(fù)極、電解液輔助組成要素有：集流體、隔膜、平面隔圈、蓋帽、外殼等第2頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022從左圖可知，其實(shí)一個(gè)電池是由許多結(jié)構(gòu)相同的小電池并聯(lián)而成的。正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極正 極隔 膜負(fù) 極第3頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022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

2、等鋰錳等堿錳鋅錳第4頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022電 池 相 關(guān) 術(shù) 語(yǔ) 循環(huán)壽命：在一定條件下，將充電電池進(jìn)行反復(fù)充放電，當(dāng)容量等電池性能達(dá)到要求以下時(shí)所能發(fā)生的充放電次數(shù)。 自放電：電池在擱置過(guò)程中，沒(méi)有與外部負(fù)荷相連接而產(chǎn)生容量損失的過(guò)程（電池內(nèi)部微短路、電極的腐蝕、活性物質(zhì)的溶解以及電極上的歧化反應(yīng)等）。 放電速率：表示放電程度的一種量度。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(kù)侖效率：在一定的充放電條件下，放電時(shí)釋放出來(lái)的電荷與充入的電荷的百分比（也叫充放電效率） 第5頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日

3、，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池反應(yīng)機(jī)理LiCoO2+C LiC6+LixCoO2第6頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)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(dá)3.9V2、比能量高 體積能量密度400Wh/L以上，為傳統(tǒng)鋅負(fù)極電池的25倍3、工作溫度范圍寬 -40704、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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng) 預(yù)期可達(dá)10年7、沒(méi)有環(huán)境污染 8、無(wú)記憶效應(yīng)。第7頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022一、鋰離子含量即容量，正極活

4、性物質(zhì)的量決定容量。 LiCoO2+C LiC6+LixCoO2二、正極過(guò)量會(huì)析出鋰枝晶，易產(chǎn)生安全問(wèn)題，所以負(fù)極比正極稍微過(guò)量。 LiCoO2+C LiC6+LixCoO2+ Li三、電解液起到運(yùn)輸鋰離子的作用，因此實(shí)際量必須保證。鋰離子電池設(shè)計(jì)原則第8頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022四、水分會(huì)消耗鋰離子，影響容量，同時(shí)產(chǎn)生氣體造成鼓殼；同時(shí)可能和電解質(zhì)反應(yīng)，影響電池的循環(huán)、平臺(tái)等，所以鋰離子電池不能有水分。 LiCoO2+CH2O LiC6+LixCoO2+LiOH+H2 LiPF6H2O LiF+PF3O+HF鋰離子電池設(shè)計(jì)原則第9頁(yè)，共42頁(yè)

5、，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022鋰離子電池設(shè)計(jì)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(fù)極直接短路會(huì)帶來(lái)安全問(wèn)題。負(fù)極隔 膜 紙充電放電第10頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022一、鋰離子電池過(guò)充時(shí)一方面損壞正極結(jié)構(gòu)，影響壽命；另一方面析出鋰枝晶，引起安全問(wèn)題。 LiCoO2+CH2O LiC6+LiyCoO2+ Li二、鋰離子電池短路時(shí)產(chǎn)生極大電流可能會(huì)傷害人，而且容易引起電池的安全問(wèn)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=0.0

6、45A鋰離子電池使用注意第11頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 通過(guò)高溫除去材料中的雜質(zhì)和水分溫度偏高正極材料結(jié)塊溫度偏低水分和雜質(zhì)去除不干凈，導(dǎo)致所有水分引起的問(wèn)題。正負(fù)極材料熱處理制程過(guò)程控制點(diǎn)1潛在問(wèn)題第12頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使各種原材料充分分散攪拌不均勻引起電池局部不均勻，可能導(dǎo)致電池的容量、內(nèi)阻和循環(huán)壽命的異常甚至安全問(wèn)題。攪拌過(guò)程中有雜質(zhì)混入影響電池性能攪拌制程過(guò)程控制點(diǎn)2 潛在問(wèn)題第13頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使?jié){料均勻地涂

7、覆在基體表面并烘干涂布厚度不穩(wěn)定/涂布機(jī)調(diào)試不到位引起電池的局部不均勻，可能導(dǎo)致電池的容量和循環(huán)壽命的異常甚至安全問(wèn)題溫度不穩(wěn)定極片烘不干引起掉粉或過(guò)熱影響極片的粘接性能涂布制程過(guò)程控制點(diǎn) 3潛在問(wèn)題第14頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 增加電極活性物質(zhì)的密度并使表面平整壓力不足，輥壓厚度不到位裝配困難，卷繞對(duì)位不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)可能引起安全問(wèn)題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(wèn)題對(duì) 輥制程過(guò)程控制點(diǎn) 4潛在問(wèn)題第15頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 按型號(hào)要求剪裁極片切口有

8、毛刺引起電池短路、自放電甚至出現(xiàn)安全問(wèn)題極片出現(xiàn)弧形裝配困難，卷繞對(duì)位不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)可能引起電池短路甚至安全問(wèn)題分 條制程過(guò)程控制點(diǎn)5潛在問(wèn)題第16頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使極片和極耳良好連接在一起虛焊電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大正極焊接制程過(guò)程控制點(diǎn)6潛在問(wèn)題第17頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使極片和極耳良好連接在一起點(diǎn)焊不牢電池內(nèi)阻增大甚至無(wú)窮大負(fù)極焊接制程過(guò)程控制點(diǎn)7潛在問(wèn)題第18頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 封住極耳部位可能存在的毛刺貼的位置不當(dāng)，

9、露出毛刺或貼住活性材料毛刺引起電池的短路或安全問(wèn)題，正極活性物質(zhì)被貼住會(huì)影響容量負(fù)極貼膠紙制程過(guò)程控制點(diǎn)8潛在問(wèn)題第19頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 除去極片中的水分溫度過(guò)高極片變脆，引起極片斷片、掉粉或電池短路，導(dǎo)致電池自放電大甚至安全問(wèn)題溫度過(guò)低極片除水不凈，導(dǎo)致電池容量低、內(nèi)阻不穩(wěn)定、循環(huán)差、平臺(tái)低及尺寸異常極片烘烤制程過(guò)程控制點(diǎn)9潛在問(wèn)題第20頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 隔膜良好絕緣的基礎(chǔ)上正負(fù)極良好地疊合正負(fù)極片對(duì)位不齊正極活性區(qū)域超出負(fù)極活性區(qū)域，具有安全隱患操作過(guò)程中隔膜受到損傷導(dǎo)致

10、電池短路或自放電大，甚至引起安全問(wèn)題卷 繞制程過(guò)程控制點(diǎn)10潛在問(wèn)題第21頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池芯疊層緊密，方便套殼壓力過(guò)大或過(guò)小壓力過(guò)大易導(dǎo)致電芯壓壞短路，壓力過(guò)小使電芯壓不到位，影響下步操作壓 扁制程過(guò)程控制點(diǎn)11潛在問(wèn)題第22頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 避免電池芯和殼體或蓋板間的短路位置不當(dāng)在電池受外界震動(dòng)或碰撞時(shí)不能完全避免電池的內(nèi)部短路，容易出現(xiàn)安全問(wèn)題貼上下膠紙制程過(guò)程控制點(diǎn)12潛在問(wèn)題第23頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 將

11、電芯完好無(wú)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(guò)程控制點(diǎn)13潛在問(wèn)題第24頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使正極耳和蓋帽良好連接在一起虛焊導(dǎo)致電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大焊正極耳制程過(guò)程控制點(diǎn)14潛在問(wèn)題第25頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使負(fù)極耳和鋁殼良好連接虛焊導(dǎo)致電池?cái)嗦坊騼?nèi)阻偏大焊負(fù)極耳制程過(guò)程控制點(diǎn)15潛在問(wèn)題第26頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池殼和蓋帽無(wú)縫連接焊接功率不穩(wěn)定容易出現(xiàn)焊接漏點(diǎn)，引起電池漏氣或漏液焊接時(shí)有雜物炸

12、火引起電池漏氣或漏液并影響電池外觀焊接定位不良導(dǎo)致電池焊接合格率低并影響電池外觀激光焊接制程過(guò)程控制點(diǎn)16潛在問(wèn)題第27頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 監(jiān)測(cè)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(cè)氣密性制程過(guò)程控制點(diǎn)17潛在問(wèn)題第28頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 除去電池中的水分溫度失控溫度偏高會(huì)損壞電池，溫度過(guò)低會(huì)影響水分的去除，導(dǎo)致電池容量低、內(nèi)阻不穩(wěn)定、循環(huán)差及尺寸異常等問(wèn)題抽真空時(shí)不達(dá)標(biāo)真空度不夠會(huì)影響電池中水分的去除烘電池制程過(guò)程控制點(diǎn)18潛在問(wèn)題第29頁(yè)，共42頁(yè)，2022年

13、，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢出短路電池漏檢或誤檢短路或微短路的電池都會(huì)出現(xiàn)自放電大的情況，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在充放電時(shí)出現(xiàn)爆炸測(cè)短路制程過(guò)程控制點(diǎn)19潛在問(wèn)題第30頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 真空狀態(tài)下定量注入電解液注液量不準(zhǔn)注液量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致電池漏液和鼓殼，過(guò)少會(huì)導(dǎo)致電池容量不足、內(nèi)阻偏大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問(wèn)題注液時(shí)與外界隔離效果差容易導(dǎo)致電池內(nèi)含水量增加，引起電池容量低、內(nèi)阻大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問(wèn)題注 液制程過(guò)程控制點(diǎn)20潛在問(wèn)題第31頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電解

14、液充分滲透儲(chǔ)存時(shí)環(huán)境控制不好容易使電池吸水，引電池各項(xiàng)性能異常活化制程過(guò)程控制點(diǎn)21潛在問(wèn)題第32頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 使電池在小電流的狀態(tài)下活化電流和時(shí)間控制不好電池充電不到位引起后續(xù)判斷不準(zhǔn)甚至電池鼓殼預(yù)充前后時(shí)間控制不當(dāng)會(huì)使電池內(nèi)含水量增加，引起電池容量低、內(nèi)阻大、平臺(tái)低及循環(huán)性差等問(wèn)題預(yù) 充制程過(guò)程控制點(diǎn)22潛在問(wèn)題第33頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況電壓測(cè)量不準(zhǔn)對(duì)自放電電池檢定出錯(cuò)，易在分容過(guò)程中出現(xiàn)爆炸的異常情況測(cè)電壓制程過(guò)程控制點(diǎn)23潛在問(wèn)題第34頁(yè)，共42

15、頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的容量電流和時(shí)間控制不好放電電流不準(zhǔn)影響電池的分容準(zhǔn)確度，出現(xiàn)誤判現(xiàn)象恒壓電壓不準(zhǔn)a、電壓偏高會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)充，影響電池性能和分容準(zhǔn)確度，極端時(shí)可能出現(xiàn)爆炸b、電壓偏低會(huì)導(dǎo)致電池充電不足，影響電池分容的準(zhǔn)確度分 容制程過(guò)程控制點(diǎn) 24潛在問(wèn)題第35頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況溫度對(duì)儲(chǔ)存結(jié)果有影響儲(chǔ) 存制程過(guò)程控制點(diǎn)25潛在問(wèn)題第36頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 清理電池表面拋光不良影響電池的外觀定點(diǎn)拋光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)電池過(guò)熱影響電池的各項(xiàng)性能拋 光制程過(guò)程控制點(diǎn)26潛在問(wèn)題第37頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 檢測(cè)電池的自放電情況測(cè)量不準(zhǔn)有自放電較大電池混入下一工序，電池在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)安全問(wèn)題測(cè)電壓制程過(guò)程控制點(diǎn)27潛在問(wèn)題第38頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/12/2022 將電池荷電50%電壓控制不準(zhǔn)容易引起出貨時(shí)的誤判單充電制程過(guò)程控制點(diǎn)28潛在問(wèn)題第39頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)39分，星期三9/