在電池生產(chǎn)過程中,極片上的顆粒或微量金屬殘留物、隔膜上的小缺陷、電池組裝過程中引入的灰塵都會導(dǎo)致電池內(nèi)部的微短路。
金屬異物導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的基本原理有兩個過程。在第一種情況下,較大的金屬顆粒直接穿透隔膜,導(dǎo)致正極和負(fù)極之間的短路,這是物理短路。
第二種情況下,當(dāng)金屬異物混合到正極時,充電后正極電位升高,金屬異物溶解在高電位下,通過電解液擴散,然后溶解在負(fù)極低電位下的金屬沉淀在負(fù)極表面,最終穿透隔膜,形成短路,這是化學(xué)溶解短路。電池廠現(xiàn)場最常見的金屬異物包括Fe、Cu、Zn、Al、Sn、不銹鋼等。電池制造現(xiàn)場容易混合異物的過程包括電極漿混合金屬雜質(zhì);切割毛刺或金屬碎片;切割毛刺或金屬顆粒;極耳和殼焊接金屬碎片等。
X射線鋰電池檢測設(shè)備能夠?qū)﹄姵貎?nèi)部進(jìn)行實時成像,由于內(nèi)部材質(zhì)對X射線的穿透性不同,所以能夠清晰的檢測出異物。既不破壞封裝過的鋰電池,又能夠檢測出內(nèi)部因生產(chǎn)工藝形成的異物。
繞卷是鋰離子電池制造過程中的關(guān)鍵工藝。它將正負(fù)極片和隔膜組裝在一起。如果有不良產(chǎn)品,整個卷芯包括正負(fù)極片和隔膜極片和隔膜。產(chǎn)品率對電池制造成本有很大影響,影響電池的性能和安全性。
常見的卷芯內(nèi)部缺陷包括正極片、隔膜和負(fù)極片。極片彎曲變形的情況可能是在繞組過程中張力沒有得到很好的控制,極片彎曲。這種缺陷會導(dǎo)致電池極片在充放電反復(fù)膨脹和收縮時出現(xiàn)大量褶皺,限制容量,可能出現(xiàn)鋰分析等問題。
隔膜上有金屬異物。金屬異物可引入極片制備或運輸過程,如極片輥壓、切割等工藝。也可卷繞工藝極片切割產(chǎn)生的箔片。金屬異物會導(dǎo)致電池內(nèi)微短路,自放電嚴(yán)重,存在安全隱患。涂層不均勻,包括兩側(cè)厚度不同的陰陽表面,單側(cè)無涂層等。這一缺陷主要是由涂層工藝或極板制備工藝中的涂層脫落引起的。
內(nèi)部有灰塵等非金屬異物。雖然這種情況的危害不如金屬異物嚴(yán)重,但也會影響電池的性能。當(dāng)尺寸相對較大時,也可能導(dǎo)致隔膜破解、正負(fù)極短路。極片在拐角處也可能斷裂,極片太脆,厚度大,特別容易斷裂。X射線能檢測出極片的彎曲、斷裂、隔膜上的異物等內(nèi)部缺陷問題。切實保障鋰電池生產(chǎn)的質(zhì)量。
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