鋰電池鼓脹怎么回事?

聚(ju)合物鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)采(cai)用的(de)(de)(de)(de)是鋁塑合膜(mo)的(de)(de)(de)(de)包裝技術,當電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)內部由于(yu)異(yi)(yi)常(chang)(chang)化學反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)而(er)產(chan)(chan)生(sheng)氣(qi)體時,Pocket會被充起,電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)鼓(gu)脹(zhang)(有輕微鼓(gu)脹(zhang)和(he)嚴重鼓(gu)脹(zhang)兩種(zhong)情(qing)況),且不(bu)論外觀如何,電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)使用性能(neng)(Capacity、Cycle life C-rate等)會發生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)(de)失效,導致電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)不(bu)能(neng)使用。脹(zhang)氣(qi)會發生(sheng)在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中也會在(zai)(zai)客(ke)戶(hu)甚至最終(zhong)用戶(hu)手中。當然,電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin)在(zai)(zai)化成(cheng)啟動或Baking過(guo)程中會正常(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)一定量(一般很(hen)少(shao))的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體,這根據所(suo)(suo)使用的(de)(de)(de)(de)原材(cai)料而(er)異(yi)(yi),這種(zhong)氣(qi)體在(zai)(zai)Degassing(抽(chou)氣(qi))工(gong)(gong)序(xu)(xu)會被抽(chou)掉。目前部分Model(一次(ci)封裝成(cheng)型電(dian)(dian)池(chi)(chi)芯(xin)(xin))通過(guo)添(tian)加V18溶劑來消除這種(zhong)SEI層形(xing)成(cheng)、相介(jie)(jie)面穩定時所(suo)(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體。但是由于(yu)工(gong)(gong)序(xu)(xu)異(yi)(yi)常(chang)(chang)所(suo)(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體在(zai)(zai)Degassing 前表面非常(chang)(chang)明(ming)顯或者Degassing 后產(chan)(chan)生(sheng)不(bu)能(neng)再消掉或者添(tian)加V18也不(bu)能(neng)消除。這里簡要(yao)介(jie)(jie)紹工(gong)(gong)序(xu)(xu)異(yi)(yi)常(chang)(chang)產(chan)(chan)生(sheng)氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)原因:
1.封(feng)裝不良(liang),由封(feng)裝不良(liang)所引(yin)起脹氣電(dian)池(chi)芯(xin)的(de)比例(li)已經大大地降低。前面已經介紹(shao)了(le)引(yin)起Top sealing Side sealing和Degassing三邊(bian)封(feng)裝不良(liang)的(de)原因(yin),任何一邊(bian)封(feng)裝不良(liang)都會導致(zhi)(zhi)電(dian)池(chi)芯(xin),表現以(yi)Top sealing 和Degassing 居多,Top sealing 主要是Tab位密封(feng)不良(liang),Degassing 主要是分層(包括(kuo)受電(dian)解液(ye)(ye)和凝膠影(ying)響導致(zhi)(zhi)PP與Al脫離)。封(feng)裝不良(liang)引(yin)起空氣中水(shui)分進(jin)入電(dian)池(chi)芯(xin)內部,引(yin)起電(dian)解液(ye)(ye)分解產生氣體(ti)等。
2.Pocket 表面破損(sun),電池芯在流拉過程中,受到(dao)異(yi)常損(sun)壞或人為破環導致Pocket 破損(sun)(如針孔(kong))而使水分進(jin)入電池芯內部(bu)。
3.角(jiao)位(wei)破(po)損,由于折(zhe)邊角(jiao)位(wei)鋁的(de)特殊(shu)變形,氣(qi)袋晃動會扭曲角(jiao)位(wei)導(dao)致(zhi)Al破(po)損(電(dian)池芯(xin)越大(da),氣(qi)袋越大(da),越易破(po)損),失(shi)去(qu)對水的(de)阻隔作(zuo)用(yong)。可以在(zai)角(jiao)位(wei)加皺(zhou)紋膠(jiao)或熱熔膠(jiao)緩解。并且在(zai)頂(ding)封后的(de)各工序(xu)禁(jin)止拿氣(qi)袋移動電(dian)池芯(xin),更(geng)要(yao)注(zhu)意操作(zuo)方式(shi)防止老化(hua)板(ban)上電(dian)芯(xin)池的(de)擺動。
4.電泡芯(xin)內部水(shui)舍(she)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao),前面(mian)我們已經介紹(shao)過(guo)對(dui)電池芯(xin)內水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)有一定的(de)要求,一旦水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao),電解液會(hui)失效在化成(cheng)或Degassing 后(hou)產生氣(qi)體。造成(cheng)電池內部水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao)的(de)原因主要有:電解液水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao),Baking 后(hou)裸電芯(xin)水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao),乾(qian)燥房濕(shi)度超(chao)(chao)標(biao)。若懷疑水(shui)含(han)(han)量(liang)(liang)超(chao)(chao)標(biao)導致脹氣(qi),可(ke)進行工序(xu)的(de)追溯檢(jian)查(cha)。
5.化成流程異常,錯誤(wu)的化成流程會導致電池芯發(fa)生(sheng)脹氣。
6.SEI膜(mo)不穩定,電池芯(xin)在容量測試充放(fang)電過(guo)程中發射(she)功(gong)能(neng)輕微脹氣。
7.過充(chong)、過放,由于流(liu)程或(huo)(huo)機(ji)器或(huo)(huo)保護板的異常,使電池芯被(bei)過充(chong)或(huo)(huo)過度(du)放電,電池芯會發生嚴(yan)重鼓氣(qi)。
8.短路,由于操作失誤導致(zhi)帶電電芯(xin)兩Tab 接觸發(fa)生(sheng)短路,電池芯(xin)會發(fa)生(sheng)鼓氣同時電壓迅速(su)下降,Tab會被(bei)燒黑。
9.內部短(duan)路,電池芯內部陰(yin)陽極(ji)短(duan)路導致電芯迅(xun)速放電發熱同時嚴(yan)重鼓氣。內部短(duan)路的(de)原因有很(hen)多種:設計問(wen)題;隔(ge)離膜收(shou)縮、掩(yan)曲(qu)、破損;Bi-cell錯位;毛刺(ci)刺(ci)穿隔(ge)離膜;夾具壓(ya)力(li)過(guo)大;燙(tang)(tang)邊機過(guo)度擠(ji)壓(ya)等。例如(ru)曾經由于寬度不足,燙(tang)(tang)邊機過(guo)度擠(ji)壓(ya)電芯實體導致陰(yin)陽極(ji)短(duan)路脹氣。
10.腐蝕,電池芯發生(sheng)腐蝕,鋁層被反應消耗(hao),失去對水(shui)的阻隔作用(yong),發生(sheng)脹(zhang)氣。
11.真(zhen)空(kong)抽氣異常,系統(tong)或機器的(de)原因導致真(zhen)空(kong)度異常Degassing 抽氣不(bu)徹底;Vacuum Sealing(真(zhen)空(kong)密(mi)封)的(de)熱輻射區(qu)過大,導致Degassing 抽氣刺刀不(bu)能(neng)有效地刺破(po)Pocket 袋而(er)導致抽氣不(bu)乾凈。
