锂离子电池论坛 - 锂离子电池工艺大全-经典(3)

2019-08-31 13:29

(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。 2、 原料的预处理:

(1)石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。 (2) 水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。 3、 掺和、浸湿和分散:

(1) 石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

(2) 可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。 (3) 应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

(4)分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。

(5) 搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。 (6) 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。

4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。 四、 配料注意事项: 1、 防止混入其它杂质; 2、 防止浆料飞溅;

3、 浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免增加麻烦; 4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;

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5、 浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;

6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化; 7、搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备; 8、 出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带; 9、 对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸; 10、 配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。 五、总论:

随着电池制程的日益透明,锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密,因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血,同样的材料,有的厂家用起来特别顺利,有的厂家就麻烦百出;有的厂家用中档的材料可以做出高端的电池,而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹;本人在此发表配料

的基础知识,旨在让大家对配料的了解多一些,少走一些弯路;但因本人水平有限,难免有疏漏之处,希望大家多多批评指正。我也期望大家在工作中认真研究,真诚交流,大胆创新,团结起来,共同促进中国锂离子电池生产水平的提高。

锂离子电池制片过程掉粉的分析与讨论。 极片掉粉目前钴酸锂的生产工艺,基本上不会掉粉,掉粉的可能性在生产过程中影响的因素有:

1、配方比例不当,如粘接剂太少,容剂少致使搅拌不均匀。 2、粘接剂烘烤温度过高,使粘接剂结构受到破坏,。 3、浆料搅拌时间不够,没有完全搅拌开, 4、涂布时温度太低,极片未烘干。

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5、涂布量不均匀,厚度差异太大。

6、极片在辊压前未烘烤,在空气中大量吸收水份。 7、辊压时压力过大,使极粉与集流体剥离。

8、辊压时极片的放送方式不对,造成极片受力不均。 9、用油性正极,水性负极,不掉粉的??? 三、 电池不良项目及成因: 1.容量低

产生原因:a. 附料量偏少; b. 极片两面附料量相差较大; c. 极片断裂;d. 电解液少;e. 电解液电导率低;f. 正极与负极配片未配好;g. 隔膜孔隙率小;h. 胶

粘剂老化→附料脱落; i.卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透)j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。 2.内阻高

产生原因:a. 负极片与极耳虚焊; b. 正极片与极耳虚焊; c. 正极耳与盖帽虚焊;d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大; f. 正极未加导电剂;g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。 3.电压低 产生原因:

a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水); b. 未化成好(SEI膜未形成安全);c. 客户的线路板漏电(指客户加工后送回的电芯); d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯);e. 毛刺; f. 微短路; g. 负极产生枝晶。 4.超厚产生超厚的原因有以下几点:

a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太

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厚; f. 壳太厚;g. 卷芯太厚(附料太多;极片未压实;隔膜太厚)。 5.成因有以下几点

a. 未化成好(SEI膜不完整、致密); b. 烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料; c. 负极比容量低;d. 正极附料多而负极附料少; e. 盖帽漏气,焊缝漏气; f. 电解液分解,电导率降低。 6.爆炸

a. 分容柜有故障(造成过充);b. 隔膜闭合效应差;c. 内部短路。 7.短路

a.料尘;b.装壳时装破;c.尺刮(隔膜纸太小或未垫好);d.卷绕不齐;e.没包好;f.隔膜有洞;g. 毛刺 8.断路。

a) 极耳与铆钉未焊好,或者有效焊点面积小;

b) 连接片断裂(连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下) 四、锂离子电池的安全特性

锂离子电池已非常广泛的应用于人们的日常生活中,所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂离子电池安全性能的考核指标,国际上

规定了非常严格的标准,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件:1)短路:不起火,不爆炸;2)过充电:不起火,不爆炸;3)热箱试验:不起火,不爆炸(150℃恒温10min);4)针刺:不爆炸(用Φ3mm钉穿透电池);5)平板冲击:不起火,不爆炸;(10kg重物自1米高处砸向电池);6)焚烧:不爆炸(煤气火焰烧考电池)。

为了确保锂离子电池安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安

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全设计,以达到电池安全考核指标。1、隔膜135℃自动关断保护:采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下,复合膜两侧的PE膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。3、电池盖复合结构:电池盖采用刻痕防爆结构,当电池升温,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。4、各种环境滥用试验:进行各项滥用试验,如外部短路、过充、针刺、平板

冲击、焚烧等,考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击试验和振动、跌落、冲击等力学性能试验,考察电池在实际使用环境下的性能情况。 锂离子电池保护线路(PCM)

锂离子电池至少需要三重保护---过充电保护,过放电保护,短路保护;那么就应而产生了其保护线路,那么这个保护线路针对以上三个保护要求而言:

1、过充电保护: 过充电保护IC 的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止

因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。此时,保护 IC 需检测电池电压,当到达 4.25V 时(假设电池过充点为 4.25V)即启动过度充电保护,将功率MOS由开转为切断,进而截止充电。

2、过放电保护: 过放电保护IC 原理:为了防止锂电池的过放电,假设锂电池接上

负载,当锂电池电压低于其过放电电压检测点(假定为 2.5V)时将启动过放电保护,使功率 MOSFET 由开转变为切断,进而截止放电,以避免电池过放电现象产生,并

将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅 0.1uA。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除。另外,考虑

到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误差。 3、短路保护:

极片浆料涂布工艺路线的选择

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