1、鋰電池制片過程掉粉的分析與討論

極片掉粉目前鈷酸鋰的生產工藝，基本上不會掉粉，掉粉的可能性在生產過程中影響的因素有：

※配方比例不當，如粘接劑太少，容劑少致使攪拌不均勻;

※粘接劑烘烤溫度過高，使粘接劑結構受到破壞;

※漿料攪拌時間不夠，沒有完全攪拌開;

※涂布時溫度太低，極片未烘干;

※涂布量不均勻，厚度差異太大;

※極片在輥壓前未烘烤，在空氣中大量吸收水份;

※輥壓時壓力過大，使極粉與集流體剝離;

※輥壓時極片放送方式不對，造成極片受力不均。

2、電池不良項目及成因

01容量低

產生原因：

a.附料量偏少;b.極片兩面附料量相差較大;c.極片斷裂;d.電解液少;e.電解液電導率低;f.正極與負極配片未配好;g.隔膜孔隙率小;h.膠粘劑老化→附料脫落;i.卷芯超厚(未烘干或電解液未滲透);j.分容時未充滿電;k.正負極材料比容量小。

02內阻高

產生原因：

a.負極片與極耳虛焊;b.正極片與極耳虛焊;c.正極耳與蓋帽虛焊;d.負極耳與殼虛焊;e.鉚釘與壓板接觸內阻大;f.正極未加導電劑;g.電解液沒有鋰鹽;h.電池曾經發生短路;i.隔膜紙孔隙率小。

03電壓低

產生原因：

a.副反應(電解液分解;正極有雜質;有水);b.未化成好;c.客戶的線路板漏電;d.客戶未按要求點焊(客戶加工后的電芯);e.毛刺;f.微短路;g.負極產生枝晶。

04超厚

產生超厚的原因有以下幾點：

a.焊縫漏氣;b.電解液分解;c.未烘干水分;d.蓋帽密封性差;e.殼壁太厚;f.殼太厚;g.卷芯太厚。

05爆炸

爆炸的原因有以下幾點：

a.分容柜有故障(造成過充);b.隔膜閉合效應差;c.內部短路。

06短路

原因有以下幾點：

a.料塵;b.裝殼時裝破;c.尺刮(小隔膜紙太小或未墊好);d.卷繞不齊;e.沒包好;f.隔膜有洞;g.毛刺。

3、鋰離子電池的安全特性

鋰電池已非常廣泛的應用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規定了非常嚴格的標準，合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿足一下條件。

1)短路：不起火，不爆炸;

2)過充電：不起火，不爆炸;

3)熱箱試驗：不起火，不爆炸(150℃恒溫10min)

4)針刺：不爆炸(用Φ3mm釘穿透電池);

5)平板沖擊：不起火，不爆炸;(10kg重物自1米高處砸向電池);

6)焚燒：不爆炸(煤氣火焰燒考電池)

為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進行了非常嚴格、周密的電池安全設計，以達到電池安全考核指標。

1)隔膜135℃自動關斷保護：采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復合膜。在電池升溫達到120℃的情況下，復合膜兩側的PE膜孔閉合，電池內阻增大，電池內部形成大面積斷路，電池不再升溫。

2)電池蓋復合結構：電池蓋采用刻痕防爆結構，當電池升溫，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

3)各種環境濫用試驗：進行各項濫用試驗，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學性能試驗，考察電池在實際使用環境下的性能情況。

4、鋰離子電池保護線路(PCM)

鋰電池至少需要三重保護-----過充電保護，過放電保護，短路保護，那么就應而產生了其保護線路，那么這個保護線路針對以上三個保護要求而言：

過充電保護：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的內壓上升，需終止充電狀態。此時，保護IC需檢測電池電壓，當到達4.25V時即啟動過度充電保護，將功率MOS由開轉為切斷，進而截止充電。

過放電保護：為了防止鋰電池的過放電，假設鋰電池接上負載，當鋰電池電壓低于其過放電電壓檢測點(假定為2.5V)時將啟動過放電保護，使功率MOSFET由開轉變為切斷而截止放電，以避免電池過放電現象產生，并將電池保持在低靜態電流的待機模式，此時的電流僅0.1uA。當鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。

5、電芯膨脹原因及控制

鋰離子電芯在制造和使用過程中往往會有腫脹現象，經過分析與研究，發現主要有以下兩方面原因：

01鋰離子嵌入帶來的厚度變化

電芯充電時鋰離子從正極脫出嵌入負極，引起負極層間距增大，而出現膨脹，一般而言，電芯越厚，其膨脹量越大。

02工藝控制不力引起的膨脹

在制造過程中，如漿料分散、C/A比離散性、溫度控制都會直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因為充電形成的高活性鋰碳化合物對水非常敏感，從而發生激烈的化學反應。反應產生的氣體造成電芯內壓升高，增加了電芯的膨脹行為。

所以在生產中，除了應對極板嚴格除濕外，在注液過程中更應采用除濕設備，保證空氣的干燥度為HR2%，在非常干燥的條件下，并采取真空注液，極大地降低了極板和電解液的吸水機率。

6、鋰電池正、負極活性材內為何要加VGCF碳管?

1、當多次充放電中，其正、負活性材顆粒與顆粒之間接觸少、間隙加大，甚至有些脫離集電極，導致電子與離子傳輸路徑斷續不連續相，成為死的活性材，不再參與電極反應。因此循環使用壽命下降。VGCF碳管有很大的長徑比，即使正、負活性材膨脹收縮后，其活性材顆粒間之間隙，可藉由VGCF碳管架橋連接，電子與離子傳輸不會間斷。

2、由于VGCF碳管微結構是中空多管壁，可以讓正、負電極吸納更多的電解液，使得鋰離子可以順利快速嵌入或脫嵌，因此，有利于高倍率充放電。

3.VGCF是高強度纖維狀長徑比大之材料，可增加電極板的可撓性，正極或負極活性材顆粒間之黏接力或與極板間之黏接力更強，不會因撓曲而龜裂掉粉。

4.VGCF本質是高導電高導熱特性，正極活性材其導電性都不好，添加VGCF以提高正極活性材的導電性，也提高正極或負極的導熱系數，利于散熱。