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嘉峪檢測網 2025-03-14 12:26
電芯低容是根據分容后的下柜容量與設計值對比做出的直觀判斷。如果電芯數據出現了下柜容量低于設計值,首先第一個反應是確認分容工藝是否設置錯誤(比如放電電流、充電時間、截止電壓和分容溫度是否有異常);①如果分容工步設置無問題,就需要更換測試點之后對電芯進行重新分容,查看是否為分容設備和通道出現了問題。②假設更換設備后分容數據沒異常,那就是設備存在問題。③若復測之后依舊低容,那就可以確認低容問題真的存在了 。
確認了低容存在之后,需要進一步確認低容發生的頻度和嚴重度,從整體上掌握低容的實際情況。就要開始分析了。需要更為系統一些的方法。在系統的分析之前,可以先將之前復測滿充的低容電芯拆開看一下界面,若無問題,則很可能是正極涂布偏輕或設計余量不足的原因;若界面有問題,則可能是制程中或設計中其他方面的問題。
接下來我們從設計端和工藝制程端去找低容的原因。
一、設計端
1.材料體系的搭配是否合理
特別是負極與電解液的匹配對電芯容量的影響尤為重大。對于新導入的負極或新電解液而言,若重復試驗發現每次電芯都會析鋰低容,那材料本身不匹配的可能性就很大了。不匹配的原因可能是:
①化成時形成的SEI膜不夠致密、太厚亦或不穩定
②也可能是電解液中的PC讓石墨層剝離
③也不排除本身設計的面密度壓實過大造成電芯無法適應大倍率充放電。
2.容量設計余量是否充足
①從正極材料的克容量入手:由于正負極涂布、分容柜的誤差及貼膠對容量的影響,設計時必須要留有一定的容量余量。對于新材料而言,正極在該體系下的克容量發揮的準確評估很重要。并非同一個正極在與任何負極、電解液相配時都有著一樣的克發揮。分容倍率、充電截止電流、充放電倍率、電解液的種類等,都會影響到正極的發揮。所以如果設計克容量過大,那么就會造成設計容量“虛高”的情況,導致實際分容出來的電芯“低容”。
②從負極過量及CB值高的角度:負極過量也會在一定程度上影響正極克發揮、進而影響電芯容量。負極過量并非“只要不析鋰”即可。在不析鋰的負極過量的下限繼續提高負極過量,正極克發揮也會有1%~2%左右的提升。當負極過量太高的時候,正極克發揮又會降低,原因為化成時需要更多的不可逆鋰去成膜,造成首次放電容量降低。
3.注液量是否不夠,保液系數是否偏小
注液量較低時,相應的保液量也會降低,當電芯的保液量偏少時,則鋰離子在正負極嵌入脫嵌的效果就會受到影響,從而引發低容。電芯保液量不足時,正負極片會比較干,負極上面會產生薄薄的一層析鋰,此點可作為保液量不良造成的低容的一個因素。
二、制程端
1.涂布面密度是否嚴格按照工藝參數
正極或負極涂布偏輕可直接造成電芯低容。當正極涂布偏輕時,滿充電芯的界面不會有異常,此時需要通過烘烤測量正極片重量的方法來確定問題。如果稱重重量比設計值小,那么就出現了涂布面密度小于設置值的情況。另外,正極或者負極涂布陰陽面也會造成低容,而其中又以負極單面涂布偏輕為主,因為正極即使涂布重了,雖然克發揮會降低,但總的容量不會降低反而甚至可能升高。
2.排查輥壓是否出現過壓情況
輥壓過壓會破壞材料的結構,進而影響容量的發揮。輥壓過壓最直接的現象就是極片發亮。正極出現過壓,被破壞結構的活性物質顆粒無法正常的脫嵌鋰,造成容量衰減。負極出現過壓,則無法接受正極脫出的鋰離子,輕微可導致表面析鋰造成容量衰減。
3.裝配過程中是否符合各種公差要求
電池裝配過程中,極片對齊度差、隔膜褶皺等問題,會使電池內部短路或局部電阻增大,影響電池充放電,導致容量降低。電芯隔膜在電芯內部產生打皺,打皺的地方負極嵌鋰不充分未成金黃色進而影響了電芯容量。
4.水含量是否異常超標
水含量超標也會造成低容。當電芯注液前水極片水含量超標、注液手套箱露點不合格、電解液水含量超標、除氣二封引入水分時,電芯都有可能低容。
5.生產電芯過程中濕度或者分容溫度是否正常
環境濕度和溫度控制不當會對電池產生影響。濕度高,電池內部可能會發生水分解反應,破壞電極材料和電解液;溫度過低,電池內部化學反應速率減慢,鋰離子擴散困難,都會導致電池容量降低。
6.其他方面因素
①電池本身存在一定問題:電池生產過程中有些金屬異物或磁性物質等,潛在的拉大了電芯的自放電率。此類電芯分容下來可能會出現低容情況。
②存放時間和條件:電池分容前的存放時間過長或存放條件不當,如高溫、高濕環境,會使電池內部發生化學反應,導致電極材料老化、電解液變質,從而使電池容量降低。
總之按照這些步驟一步一步的分析,基本上是可以鎖定低容原因的。
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